DE112004001275T5

DE112004001275T5 - Systeme und Verfahren zum Verbinden elektrischer Komponenten

Info

Publication number: DE112004001275T5
Application number: DE112004001275T
Authority: DE
Inventors: Matthew Bedford Sweetland
Original assignee: Tribotek Inc
Current assignee: Methode Electronics Inc
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-08-17
Also published as: WO2005009096A3; US7125281B2; GB2419477A; US20050014421A1; US20050239329A1; CN1894588A; GB0601925D0; WO2005009096A2; US7097495B2; CN100573159C; JP2007531962A; GB2419477B

Abstract

Vorrichtung mit einer Kontaktschnittstelle zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Komponente, wobei die Kontaktschnittstelle aufweist:
mindestens eine Lastfaser;
mindestens einen Leiter mit mindestens einem Kontaktpunkt, wobei der mindestens eine Leiter mit einer Lastfaser gekoppelt ist; und
wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Kontaktpunkt des mindestens einen Leiters und der elektrischen Komponente hergestellt sein kann, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbinden einer elektrischen Komponente mit einer weiteren elektrischen Komponente und insbesondere Systeme und Verfahren mit Kontaktschnittstellen, die gespannte Lastfasern nutzen.
Diskussion der verwandten Technik
Mitunter müssen Komponenten elektrischer Systeme mit Hilfe elektrischer Verbinder miteinander verbunden werden, um ein funktionierendes Gesamtsystem zu bilden. Diese Komponenten können in Größe und Komplexität je nach Art des Systems variieren. Zum Beispiel kann ein System gemäß 1 eine Grundplatinenanordnung mit einer Grundplatine oder Mutterplatine 30 und mehreren Tochterplatinen 32 aufweisen, die mit Hilfe eines Verbinders 34 verbunden sein können, der eine Anordnung aus vielen einzelnen Stiftverbindungen für unterschiedliche Leiterbahnen usw. auf den Platinen aufweisen kann. Beispielsweise kann in Telekommunikationsanwendungen, in denen der Verbinder eine Tochterplatine mit einer Grundplatine verbindet, jeder Verbinder bis zu 2000 Stifte oder noch mehr aufweisen. Alternativ kann das System über Komponenten verfügen, die mit Hilfe eines Einstift-Koaxial- oder einer anderen Art von Verbinder verbunden sein können, und viele Varianten dazwischen. Unabhängig von der Art des elektrischen Systems führten technologische Fortschritte dazu, daß elektronische Schaltungen und Komponenten zunehmend kleiner und leistungsfähiger wurden. Gleichwohl sind individuelle Verbinder im allgemeinen immer noch relativ groß, vergleicht man sie mit der Größe von Schaltungsbahnen und Komponenten.
2a und 2b zeigen Perspektivansichten der Grundplatinenanordnung von 1. Zudem zeigt 2a ein vergrößertes Teilstück des Steckabschnitts des Verbinders 34 mit einem Gehäuse 36 und mehreren Stiften 38, die im Gehäuse 36 ange ordnet sind. 2b veranschaulicht ein vergrößertes Teilstück des Federleisten- bzw. Buchsenabschnitts des Verbinders 34 mit einem Gehäuse 40, das mehrere Öffnungen 42 bildet, die geeignet sind, die Stifte 38 des Steckabschnitts des Verbinders aufzunehmen.
Ein Abschnitt des Verbinders 34 ist in 3a näher dargestellt. Jeder Kontakt des Buchsenabschnitts des Verbinders weist einen Körperabschnitt 44 auf, der in einer der Öffnungen (2b, 42) angeordnet ist. Ein entsprechender Stift 38 des Steckabschnitts des Verbinders ist geeignet, sich mit dem Körperabschnitt 44 zu koppeln. Jeder Stift 38 und Körperabschnitt 44 weist einen Anschlußkontakt 48 auf. Gemäß 3b weist der Körperabschnitt 44 zwei freitragende Arme 46 auf, die geeignet sind, eine "Preßpassung" für den entsprechenden Stift 38 vorzusehen. Um eine akzeptable elektrische Verbindung zwischen dem Stift 38 und dem Körperabschnitt 44 zu bilden, sind die freitragenden Arme 46 so aufgebaut, daß sie eine relativ hohe Klemmkraft bereitstellen. Somit ist eine hohe Normalkraft erforderlich, um den Steckabschnitt des Verbinders mit dem Buchsenabschnitt des Verbinders zu koppeln. In vielen Anwendungen kann dies unerwünscht sein, was später näher diskutiert wird.
Wird der Steckabschnitt des herkömmlichen Verbinders mit dem Buchsenabschnitt in Eingriff gebracht, vollführt der Stift 38 einen "Wisch"-Vorgang, wenn er zwischen den freitragenden Armen 46 gleitet, was eine hohe Normalkraft erfordert, um die Klemmkraft der freitragenden Arme zu überwinden und dem Stift 38 zu ermöglichen, in den Körperabschnitt 44 eingesteckt zu werden. Es gibt drei Reibungskomponenten zwischen den beiden in Kontakt stehenden Gleitflächen (dem Stift und den freitragenden Armen), nämlich Rauheitswechselwirkungen, Adhäsion und Oberflächenfurchung. Oberflächen wie der Stift 38 und die freitragenden Arme 46, die mit bloßem Auge flach und glatt aussehen, sind unter Vergrößerung in Wirklichkeit uneben und rauh. Rauheitswechselwirkungen ergeben sich aus gegenseitiger Beeinflussung zwischen Oberflächenunregelmäßigkeiten, wenn die Oberflächen übereinander gleiten. Rauheitswechselwirkungen sind sowohl eine Quelle für Reibung als auch eine Quelle für Teilchenerzeugung. Ähnlich bezeichnet Adhäsion das lokale Verschweißen mikroskopischer Kontaktpunkte auf den rauhen Oberflächen, das sich aus hohen Spannungskonzentrationen an diesen Punkten ergibt. Das Aufbrechen dieser Schweißstellen beim Gleiten der Oberflächen aneinander ist eine Reibungsquelle.
Zudem können Teilchen zwischen den Kontaktflächen des Verbinders eingefangen werden. Zum Beispiel veranschaulicht 4a einen vergrößerten Abschnitt des herkömmlichen Verbinders von 3b und zeigt ein Teilchen 50, das zwischen dem Stift 38 und dem freitragenden Arm 46 des Verbinders 34 eingefangen ist. Die durch die freitragenden Arme ausgeübte Klemmkraft 52 muß ausreichen, damit das Teilchen gemäß 4b in einer oder beiden Oberflächen teilweise eingebettet wird, so daß elektrischer Kontakt zwischen dem Stift 38 und dem freitragenden Arm 46 immer noch erhalten werden kann. Ist die Klemmkraft 52 unzureichend, kann das Teilchen 50 die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Stift 38 und dem freitragenden Arm 46 verhindern, was zum Ausfall des Verbinders 34 führt. Je höher aber die Klemmkraft 52 ist, um so höher muß die Normalkraft sein, die zum Einstecken des Stifts 38 in den Körperabschnitt 44 des Buchsenabschnitts des Verbinders 34 erforderlich ist. Gleitet der Stift an den Armen entlang, schneidet das Teilchen eine Furche in die Oberfläche(n). Diese Erscheinung ist als "Oberflächenfurchung" bekannt und ist eine dritte Reibungskomponente.
5 zeigt einen vergrößerten Abschnitt eines Kontaktpunkts zwischen dem Stift 38 und einem der freitragenden Arme 46 mit einem dazwischen eingefangenen Teilchen 50. Gleitet der Stift gemäß dem Pfeil 54 am freitragenden Arm entlang, "pflügt" das Teilchen 50 eine Furche 56 in die Oberfläche 58 des freitragenden Arms und/oder die Oberfläche 60 des Stifts. Die Furche 56 verursacht Verschleiß des Verbinders und kann bei vergoldeten Verbindern besonders unerwünscht sein, bei denen aufgrund der Tatsache, daß Gold ein relativ weiches Metall ist, das Teilchen durch die Vergoldung pflügen kann, was den darunterliegenden Träger des Verbinders freilegt. Damit beschleunigt sich Verschleiß des Verbinders, da der freilie gende Verbinderträger, der z. B. Kupfer sein kann, leicht oxidieren kann. Oxidation kann zu mehr Verschleiß des Verbinders infolge vorhandener oxidierter Teilchen führen, die stark scheuern. Zudem führt Oxidation zu Beeinträchtigung des elektrischen Kontakts im Laufe der Zeit, auch wenn der Verbinder nicht herausgezogen und wieder eingesteckt wird.
Eine herkömmliche Lösung für das Problem eingefangener Teilchen zwischen Oberflächen ist, eine der Oberflächen mit "Teilchenfallen" zu versehen. Gemäß 6a–c bewegt sich eine erste Oberfläche 62 im Hinblick auf eine zweite Oberfläche 64 in Pfeilrichtung 66. Ist die Oberfläche 64 nicht mit Teilchenfallen versehen, bewirkt ein als Agglomeration bezeichneter Prozeß, daß sich kleine Teilchen 68 beim Bewegen der Oberflächen kombinieren und ein großes agglomeriertes Teilchen 70 bilden, was in der Abfolge von 6a–6c dargestellt ist. Dies ist unerwünscht, da ein größeres Teilchen bedeutet, daß die Klemmkraft sehr hoch ist, die zum Aufbrechen des Teilchens oder Einbetten des Teilchens in eine oder beide Oberflächen erforderlich ist, damit eine elektrische Verbindung zwischen der Oberfläche 62 und Oberfläche 64 hergestellt sein kann. Daher kann die Oberfläche 64 mit Teilchenfallen 72 gemäß 6d–6g versehen sein, die darstellungsgemäß kleine Aussparungen in der Oberfläche sind. Bewegt sich die Oberfläche 62 über die Oberfläche 64, wird das Teilchen 68 in die Teilchenfalle 72 gedrückt und steht somit nicht mehr zur Verfügung, um Furchung zu bewirken oder die elektrische Verbindung zwischen der Oberfläche 62 und Oberfläche 64 zu stören. Freilich ist ein Nachteil dieser herkömmlichen Teilchenfallen, daß es erheblich schwieriger ist, die Oberfläche 64 mit Fallen als ohne zu bearbeiten, was den Verbinder verteuert. Außerdem erzeugen die Teilchenfallen Merkmale, die zu erhöhter Spannungs- und Bruchneigung führen, weshalb der Verbinder eher unter Totalausfall als dann leidet, wenn keine Teilchenfallen vorhanden wären.
Steckbuchsen bzw. Stecksockel stellen eine weitere Klasse elektrischer Verbindungen dar. Stecksockel unterscheiden sich durch die Tatsache, daß eine sehr geringe Gleitwirkung zwischen den beiden Kontaktflächen im Einsteck /Entfernungsvorgang auftritt, was zu sehr geringer Wischwirkung führt. Normalerweise verwendet man Stecksockel zum Herstellen zeitweiliger Verbindungen zwischen Schaltungsplatinen und elektrischen Komponenten, wenngleich sie auch für Verbindungen von Platine zu Platine, von Platine zu Bauelement bzw. Vorrichtung, von Vorrichtung zu Vorrichtung und von Kabel zu Platine verwendet werden können. Allgemein fallen Stecksockel in zwei unterschiedliche Kategorien: (1) Stecksockel, die das Testen einer elektrischen Komponente (oder Vorrichtung) erleichtern; und (2) Stecksockel, die in Endanwendungen zum Verbinden einer elektrischen Komponente (oder Vorrichtung) mit einer weiteren elektrischen Komponente (oder Vorrichtung) zum Einsatz kommen. Stecksockel zum Testen einer elektrischen Komponente, z. B. Teststecksockel und Burn-In-Stecksockel (Stecksockel für Voralterungstests), können zur Herstellung von Verbindungen mit Vorrichtungen oder elektrischen Komponenten verwendet werden, so daß Funktionalitäts- oder elektrische Integritätstests der Vorrichtung durchgeführt werden können. Gestaltet sind diese Arten von Stecksockeln allgemein für hohe (Steck-) Zykluszahlen (d. h. sie haben eine Auslegungslebensdauer, die es ihnen ermöglicht, mit einer großen Anzahl von Vorrichtungen in Eingriff gebracht und von ihnen gelöst zu werden, bevor sie ausfallen) mit lediglich kurzzeitigen Verbindungen (z. B. höchstens ein paar Tage für jede eingesteckte Vorrichtung). Ferner kommen Stecksockel zur Anordnung von Vorrichtungen in Endanwendungszwecken zum Einsatz, z. B. in Personalcomputern und Servern. Stecksockel, die in diesen Endanwendungen verwendet werden, stellen eine elektrische Verbindung zwischen elektrischen Komponenten dort her, wo mindestens eine der Komponenten im Verlauf der Produktlebensdauer eventuell ausgetauscht oder aufgerüstet werden muß. In diesem Fall ermöglicht der Gebrauch von Stecksockeln das leichte Entnehmen einer Komponente, ohne daß teure oder zeitraubende Auslötverfahren notwendig sind.
Derzeitige Stecksockeltechnologie beruht auf Pogo-Pins, Federarmen, nockenbetätigten Vorrichtungen und in einigen Fällen auf leitenden komprimierbaren Polymeren. Pogo-Pins verwenden eine kleine Feder, die in einer Trommel angeordnet ist, um eine Normalkraft auf einen Kontaktstift zu erzeugen, wenn das System zusammengedrückt wird. Federarme gebrauchen Freiträger, um eine Normalkraft bei Ablenkung aus der Standardposition zu erzeugen. Beide dieser Systeme werfen Probleme auf, versucht man, das Miniaturisierungsverfahren voranzutreiben. Es wird sehr schwierig und teurer, zunehmend kleinere Federn für Pogo-Pins herzustellen, und die Trommeln und Stifte sind in sehr kleinen Größen schwierig zu produzieren. Federarme leiden unter übermäßig strengen Gesamttoleranzproblemen, wenn sie immer kleiner werden. Um Abweichungen der Kontaktschnittstellen Rechnung zu tragen (d. h. Stiften mit unterschiedlicher Höhe in einem Pin Grid Array ("Stiftgitteranordnung") oder Unebenheit einiger Vorrichtungen), sollten mehrfache Kontaktpunkte fähig sein, große Ablenkungen mit geringen Kräften zu handhaben. Die Miniaturisierung von Federträgern hat Nachteile, denn wenn der Träger verkleinert wird, nimmt die Ablenkung für eine bestimmte Last entsprechend ab. Kombiniert man zahlreiche Träger über eine große Anordnung, können die Gesamttoleranzanforderungen für kleine Träger übermäßig hoch werden, was zu leichtem Kontakt an einem Punkt und sehr schwerem Kontakt an einem weiteren Punkt führt, wodurch dieser Kontaktpunkt beschädigt werden kann. Nockenbetätigte Vorrichtungen verwenden eine Nockenbewegung, um den Kontakt zwischen dem Stecksockel und der Vorrichtung zu erzwingen. Diese können sehr kompliziert mit einer Anzahl beweglicher Teile sein, die teuer und mit Vorrichtungstechnologie schwierig weiterhin zu verkleinern sind. Leitende Polymere können sehr hohe Druckspannungen erfordern, um Kontakt über die Schnittstelle herzustellen, und es kann sehr schwierig sein, wiederholbare und stabile elektrische Kennwerte, z. B. Impedanz und Widerstand, zu erhalten. Bei komprimierbaren Polymeren besteht immer die potentielle Gefahr von Kurzschlüssen über Kontakte.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Offenbarung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, die eine Kontaktschnittstelle zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Komponente verwenden. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen verfügt die Kontaktschnittstelle einer Vorrichtung über mindestens eine Lastfaser und mindestens einen Leiter mit mindestens einem Kontaktpunkt. Der oder die Leiter sind mit einer Lastfaser so gekoppelt, daß eine elektrische Verbindung zwischen dem oder den Kontaktpunkten des oder der Leiter und der elektrischen Komponente hergestellt sein kann, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen ist ein Leiter mit einer Lastfaser verwoben oder um sie gewickelt. In einigen exemplarischen Ausführungsformen weist der Leiter einen geformten Kontakt und eine Zuleitung auf.
In einer exemplarischen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Burn-In-Stecksockelvorrichtung (Stecksockelvorrichtung für Voralterungstests) auf. In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Teststecksockelvorrichtung auf. In noch einer weiteren exemplarischen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Schaltungsplatine auf. In weiteren exemplarischen Ausführungsformen weist die Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit, eine Speichereinheit oder eine Erweiterungskarte auf.
In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen können elektrische Verbindungen zwischen der Vorrichtung und mehreren elektrischen Komponenten hergestellt sein.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform kann die Kontaktschnittstelle einer Vorrichtung einen ersten und einen zweiten Leiter, eine Lastfaser und eine Spannführung aufweisen. Der erste und zweite Leiter können mit der Lastfaser gekoppelt sein, und die Spannführung kann zwischen dem ersten und zweiten Leiter so angeordnet sein, daß die Lastfaser mit der Spannführung in Kontakt kommt, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht. Die Spannführung kann eine massive oder hohle Stützsäule oder kann Teil einer Frontplatte sein.
In einer exemplarischen Ausführungsform bilden mehrere Lastfasern ein Gitter mit mehreren Schnittpunkten, an denen der oder die Leiter mit mindestens einer Lastfaser an oder nahe einem Schnittpunkt des Gitters gekoppelt sein können.
In einer alternativen Ausführungsform bilden mehrere Lastfasern eine Anordnung mit zwei Schichten von Lastfasern, wobei mindestens ein Leiter mit einer Lastfaser einer ersten Schicht und mit einer Lastfaser einer zweiten Schicht gekoppelt sein kann.
Ferner weist die Kontaktschnittstelle bestimmter exemplarischer Ausführungsformen eine Spannfeder auf, wobei ein Ende eines Leiters mit der Spannfeder gekoppelt sein kann.
In einigen exemplarischen Ausführungsformen kann eine exemplarische Vorrichtung ferner einen Hochfrequenzmodulator aufweisen, der mit der oder den Lastfasern gekoppelt ist, wobei der Hochfrequenzmodulator die Lastfaser(n) mit einer Grundfrequenz anregen kann.
In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen weist die Kontaktschnittstelle einer Vorrichtung mehrere Lastfasern und mehrere Leiter auf, wobei jeder Leiter mit mindestens einer Lastfaser so gekoppelt ist, daß elektrische Verbindungen zwischen mindestens einem Abschnitt der mehreren Leiter und der elektrischen Komponente hergestellt sein können, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht. In vielen exemplarischen Ausführungsformen weist die elektrische Komponente mehrere Kontakte auf, wobei elektrische Verbindungen zwischen mindestens einem Abschnitt der mehreren Leiter der Kontaktschnittstelle und den mehreren Kontakten der elektrischen Komponente hergestellt sein können, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht. Die bestimmten exemplarischen Ausführungsformen, die mehreren Kontakte der elektrischen Komponente können ein Ball Grid Array ("Kugelgitteranordnung"), Surface Mount Array ("Oberflächenmontageanordnung") oder ein Pin Grid Array ("Stiftgitteranordnung") aufweisen.
Weiterhin betrifft die Offenbarung Verfahren und Vorrichtungen zum Testen der elektrischen Integrität oder Funktionalität einer elektrischen Komponente. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen weist die Vorrichtung mehrere Lastfasern, mehrere Leiter und mehrere Spannführungen auf. Jeder Leiter kann mit mindestens einer Lastfaser gekoppelt sein. Die Spannführungen können auf mindestens einer Seite jedes Leiters angeordnet sein. In solchen Ausführungsformen können elektrische Verbindungen zwischen mindestens einem Abschnitt der mehreren Leiter und der elektrischen Komponente hergestellt sein, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht. Mindestens ein Abschnitt der mehreren Lastfasern kann mit den mehreren Spannführungen in Kontakt kommen, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.
In einer exemplarischen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Burn-In-Stecksockelvorrichtung (Stecksockelvorrichtung für Voralterungstests) auf. In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Teststecksockelvorrichtung auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden nicht einschränkenden Diskussion verschiedener Ausführungsformen und Aspekte anhand der beigefügten Zeichnungen hervor, in denen gleiche Bezugszahlen durchweg gleiche Elemente in den unterschiedlichen Darstellungen bezeichnen. Die Zeichnungen dienen zur Veranschaulichung und Erläuterung und sollen die Offenbarung nicht einschränken.
1 ist eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Grundplatinenanordnung;
2a ist eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Grundplatinenanordnung und zeigt einen vergrößerten Abschnitt eines herkömmlichen Steckverbinderelements;
2b ist eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Grundplatinenanordnung und zeigt einen vergrößerten Abschnitt eines herkömmlichen Buchsenverbinderelements;
3a ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Verbinders, der mit den Grundplatinenanordnungen von 1, 2a und 2b verwendet werden kann;
3b ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer einzelnen Verbindung des herkömmlichen Verbinders von 3a;
4a ist eine Darstellung eines vergrößerten Abschnitts des herkömmlichen Verbinders von 3b und zeigt ein eingefangenes Teilchen;
4b ist eine Darstellung des vergrößerten Verbinderabschnitts von 4a mit dem in eine Oberfläche des Verbinders eingebetteten Teilchen;
5 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Furchungserscheinung;
6a–g sind schematische Darstellungen von Teilchenagglomeration mit und ohne in einem Verbinder vorhandene Teilchenfallen;
7 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Gewebeverbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
8 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels für einen vergrößerten Abschnitt des Gewebeverbinders von 7;
9a und 9b sind vergrößerte Querschnittansichten eines Abschnitts des Verbinders von 8;
10 ist eine vereinfachte Querschnittansicht des Verbinders von 7 mit beweglichen spannungsausübenden Endwänden;
11 ist eine vereinfachte Querschnittansicht des Verbinders von 7 mit Federteilen, die die nichtleitenden Bindungsfasern an den Endwänden befestigen;
12 ist eine Perspektivansicht eines weiteren Beispiels für eine spannungsausübende Halterung;
13a ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Gewebeverbinders von 7 und 8;
13b ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Gewebeverbinders von 7 und 8 mit einem Teilchen;
14 ist eine Draufsicht auf einen vergrößerten Abschnitt des Gewebeverbinders von 7;
15a ist eine Perspektivansicht des Verbinders von 7 in Kopplung mit einem gepaarten Verbinderelement;
15b ist eine Perspektivansicht des Verbinders von 7 in Kopplung mit einem gepaarten Verbinderelement;
16a ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
16b ist eine Perspektivansicht des Verbinders von 16a mit gelöstem gepaartem Verbinderelement;
17a ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
17b ist eine Perspektivansicht des Verbinders von 17a;
18 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Gewebeverbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
19 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts des Verbinders von 18;
20a ist eine Perspektivansicht eines Beispiels für ein gepaartes Verbinderelement;
20b ist eine Querschnittansicht eines weiteren Beispiels für ein gepaartes Verbinderelement;
21 ist eine Perspektivansicht eines weiteren Beispiels für ein gepaartes Verbinderelement, das Teil des Verbinders von 18 bilden kann;
22 ist eine Perspektivansicht eines weiteren Beispiels für ein gepaartes Verbinderelement mit einem Schirm, das Teil des Verbinders von 18 bilden kann;
23 ist eine Perspektivansicht einer Anordnung von Gewebeverbindern in Übereinstimmung mit Aspekten der Offenbarung;
24 ist eine Querschnittansicht einer exemplarischen Gewebeverbinderausführungsform, die die Orientierung eines Leiters und einer Lastfaser veranschaulicht;
25a–b zeigen Leiterausführungsformen eines Gewebeverbinders;
26a–c zeigen Gewebeverbinderausführungsformen mit selbstabschließenden Leitern;
27 zeigt den elektrischen Widerstand als Funktion der Normalkontaktkraft mehrerer unterschiedlicher Ausführungsformen von Gewebeverbindern;
28a und 28b sind Querschnittansichten einer Gewebeverbinderausführungsform gemäß den Lehren der Offenbarung;
29 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer Gewebeverbinderausführungsform mit einer konvexen gepaarten Kontaktfläche;
30 zeigt eine exemplarische Ausführungsform eines Gewebekraftstrom- bzw. Stromverbinders gemäß den Lehren der Offenbarung;
31 ist eine Rückansicht der Gewebeverbinderausführungsform von 30;
32 zeigt mehrere exemplarische Federarmausführungsformen;
33 zeigt den Eingriff der Leiter und gepaarten Leiter der Gewebeverbinderausführungsform von 30;
34 zeigt eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Gewebekraftstrom- bzw. Stromverbinders gemäß den Lehren der Offenbarung;
35 zeigt eine weitere Ansicht des Verbinders von 34;
36 zeigt die Gewebeverbinderausführungsform von 34 mit Federarmen, die eine Last in den Lastfasern erzeugen;
37a und 37b zeigen eine exemplarische Ausführungsform eines Gewebedatenverbinders gemäß den Lehren der Offenbarung;
38 zeigt eine Vorrichtung mit einer typischen Kugelgitteranordnung (Ball Grid Array);
39 zeigt eine Vorrichtung mit typischen Kontaktflächen zur Oberflächenmontage (Surface Mount Pads);
40 zeigt eine exemplarische Vorrichtung gemäß den Lehren der Offenbarung;
41 zeigt einen exemplarischen Leiter einer Vorrichtung gemäß den Lehren der Offenbarung;
42 zeigt einen weiteren exemplarischen Leiter einer Vorrichtung gemäß den Lehren der Offenbarung;
43 zeigt eine exemplarische Leiteranordnung gemäß den Lehren der Offenbarung;
44 zeigt eine weitere exemplarische Leiteranordnung;
45 zeigt eine weitere exemplarische Vorrichtung gemäß den Lehren der Offenbarung; und
46 zeigt noch eine weitere exemplarische Vorrichtung gemäß den Lehren der Offenbarung.
Die Erfindung stellt einen elektrischen Verbinder bereit, der die Nachteile bekannter Verbinder überwinden kann. Bei der Erfindung handelt es sich um einen elektrischen Verbinder, der eine sehr hohe Dichte haben und nur eine relativ geringe Normalkraft verwenden kann, um ein Verbinderelement mit einem gepaarten Verbinderelement in Eingriff zu bringen. verständlich sollte sein, daß die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten des Aufbaus und der Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung aufgeführt oder in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Andere Ausführungsformen und Arten der Durchführung der Erfindung sind möglich. Außerdem sollte klar sein, daß die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie zur Beschreibung dient und nicht als Einschränkung betrachtet werden sollte. Der Gebrauch von "aufweisen", "verfügen über", "mit" oder "gehören zu" und deren Varianten soll die danach aufgeführten Designate und deren Äquivalente sowie zusätzliche Designate umfassen. Zusätzlich sollte deutlich sein, daß "Verbinder" in der Verwendung hierin jeweils ein Stecker- und Buchsenverbinderelement und eine Kombination aus einem Stecker- und Buchsenverbinderelement sowie jeweilige gepaarte Verbinderelemente jeder Art von Verbinder und deren Kombinationen bezeichnet. Klar sollte auch sein, daß "Leiter" jedes elektrisch leitende Element bezeichnet, beispielsweise u. a. Drähte, leitende Fasern, Metallstreifen, Metall- oder andere leitende Kerne usw.
In 7 ist eine Ausführungsform eines Verbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung dargestellt. Der Verbinder 80 weist ein Gehäuse 82 auf, das ein Sockelteil 84 und zwei Endwände 86 aufweisen kann. Mehrere nichtleitende Fasern 88 können zwischen den beiden Endwänden 86 angeordnet sein. Mehrere Leiter 90 können sich vom Sockelteil 84 im wesentlichen senkrecht zu den mehreren nichtleitenden Fasern 88 erstrecken. Die mehreren Leiter 90 können mit den mehreren nichtleitenden Fasern verwoben sein, um mehrere Berge und Täler über eine Länge jedes der mehreren Leiter zu bilden, wodurch eine Gewebeverbinderstruktur gebildet ist. Als Ergebnis der Bindung kann jeder Leiter mehrere Kontaktpunkte haben, die über die Länge jedes der mehreren Leiter positioniert sind, was später näher diskutiert wird.
In einer Ausführungsform kann eine Anzahl von Leitern 90a, z. B. vier Leiter, gemeinsam einen elektrischen Kontakt bilden. Allerdings sollte klar sein, daß jeder Leiter allein einen gesonderten elektrischen Kontakt bilden kann oder daß jede Anzahl von Leitern kombiniert sein kann, um einen einzelnen elektrischen Kontakt zu bilden. Der Verbinder von 7 kann Anschlußkontakte 91 aufweisen, die z. B. mit einer Grundplatine oder Tochterplatine dauerhaft oder entfernbar verbunden sein können. Im dargestellten Beispiel sind die Anschlußkontakte 91 an einer Platte 102 angeordnet, die am Sockelteil 84 des Gehäuses 82 angeordnet sein kann. Alternativ kann der Anschluß direkt mit dem Sockelteil 84 des Gehäuses 82 verbunden sein. Das Sockelteil 84 und/oder die Endwände 86 können auch verwendet werden, den Verbinder 80 an der Grundplatine oder Tochterplatine zu befestigen. Der Verbinder von 7 kann geeignet sein, einen Eingriff mit einem oder mehreren gepaarten Verbinderelementen gemäß der späteren Diskussion herzustellen.
8 veranschaulicht ein Beispiel für einen vergrößerten Abschnitt des Verbinders 80 und zeigt einen elektrischen Kontakt, der die vier Leiter 90a aufweist. Die vier Leiter 90a können mit einem gemeinsamen Anschlußkontakt 91 verbunden sein. Zu beachten ist, daß der Anschlußkontakt 91 nicht die dargestellte Form zu haben braucht, sondern jede geeignete Konfiguration zum Anschluß z. B. an ein Halbleiterbauelement, eine Leiterplatte, ein Kabel usw. haben kann. Gemäß einem Beispiel können die mehreren Leiter 90a einen ersten Leiter 90b und einen zweiten Leiter 90c aufweisen, der benachbart zum ersten Leiter 90b liegt. Der erste und zweite Leiter können mit den mehreren nichtleitenden Fasern 88 so verwoben sein, daß eine erste der nichtleitenden Fasern 88 über einem Tal 92 des ersten Leiters 90b und unter einem Berg 94 des zweiten Leiters 90c verläuft. Somit können die mehreren Kontaktpunkte über die Länge der Leiter durch die Täler oder die Berge in Abhängigkeit davon bereitgestellt sein, wo sich ein kontaktierender gepaarter Verbinder befindet. Ein gepaarter Kontakt 96 gemäß 8 kann Teil eines gepaarten Verbinderelements 97 bilden, das mit dem Verbinder 80 gemäß 15b in Eingriff gebracht sein kann. Gemäß 8 bilden mindestens einige der Täler der Leiter 90a die mehreren Kontaktpunkte zwischen den Leitern 90a und dem gepaarten Kontakt 96. Deutlich sollte auch sein, daß der gepaarte Kontakt nicht die dargestellte Form zu haben braucht, sondern jede geeignete Konfiguration zum Anschluß z. B. an ein Halbleiterbauelement, eine Leiterplatte, ein Kabel usw. haben kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann (Zug-) Spannung in der Bindung des Verbinders 80 für eine Kontaktkraft zwischen den Leitern des Verbinders 80 und dem gepaarten Verbinder 96 sorgen. In einem Beispiel können die mehreren nichtleitenden Fasern 88 ein elastisches Material aufweisen. Die elastische Spannung, die in den nichtleitenden Fasern 88 durch Dehnen der elastischen Fasern erzeugt werden kann, kann verwendet werden, die Kontaktkraft zwischen dem Verbinder 80 und dem gepaarten Kontakt 96 vorzusehen. Die elastischen nichtleitenden Fasern können vorgedehnt sein, um die elastische Kraft zu erzeugen, oder können an Spannhalterungen angeordnet sein, was später näher diskutiert wird.
In 9a ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Verbinders von 8 an der Linie A-A in 8 gezeigt. Die elastische nichtleitende Faser 88 kann in Pfeilrichtungen 93a und 93b gespannt sein, um eine vorbestimmte Spannung in der nichtleitenden Faser zu erzeugen, die ihrerseits für eine vorbestimmte Kontaktkraft zwischen den Leitern 90 und dem gepaarten Kontakt 96 sorgen kann. Im Beispiel von 9a kann die nichtleitende Faser 88 so gespannt sein, daß die nichtleitende Faser 88 einen Winkel 95 zu einer Ebene 99 des gepaarten Leiters 96 bildet, um so die Leiter 90 an den gepaarten Kontakt 96 zu drücken. In dieser Ausführungsform kann mehr als ein Leiter 90 Kontakt mit dem gepaarten Leiter 96 herstellen. Alternativ kann gemäß 9b ein einzelner Leiter 90 in Kontakt mit jedem einzelnen gepaarten Leiter 96 stehen, wobei er den elektrischen Kontakt gemäß der vorstehenden Diskussion herstellt. Ähnlich wie im vorherigen Bei spiel ist die nichtleitende Faser 86 in Pfeilrichtungen 93a und 93b gespannt und bildet einen Winkel 97 zur Ebene des gepaarten Kontakts 96 auf jeder Seite des Leiters 90.
Wie zuvor diskutiert, können die elastischen nichtleitenden Fasern 88 an Spannhalterungen befestigt sein. Zum Beispiel können die Endwände 86 des Gehäuses als Spannhalterungen wirken, um eine Spannung in den nichtleitenden Fasern 88 zu erzeugen. Erreichen läßt sich dies z. B., indem die Endwände 86 so aufgebaut sind, daß sie zwischen einer ersten oder Ruheposition 250 und einer zweiten oder gespannten Position 252 gemäß 10 beweglich sind. Eine Bewegung der Endwände 86 aus der Ruheposition 250 in die gespannte Position 252 bewirkt, daß die elastischen nichtleitenden Fasern 88 gedehnt und somit gespannt werden. Darstellungsgemäß kann die Länge der nichtleitenden Fasern 88 zwischen einer ersten Länge 251 der Fasern, wenn sich die Spannhalterungen in der Ruheposition 250 befinden (wenn kein gepaarter Verbinder einen Eingriff mit dem Verbinder 80 herstellt), und einer zweiten Länge 253 geändert werden, wenn sich die Spannhalterungen in der gespannten Position 252 befinden (wenn ein gepaarter Verbinder einen Eingriff mit dem Verbinder 80 herstellt). Dieses Dehnen und Spannen der nichtleitenden Fasern 88 kann seinerseits für Kontaktkraft zwischen der leitenden Bindung (der Klarheit halber nicht in 10 gezeigt) und dem gepaarten Kontakt sorgen, wenn der gepaarte Verbinder im Eingriff mit dem Verbinderelement steht.
Gemäß einem weiteren in 11 gezeigten Beispiel können Federn 254 vorgesehen sein, die mit einem oder beiden Enden der nichtleitenden Fasern 88 und mit einer entsprechenden oder beiden Endwänden 86 verbunden sind, wobei die Federn für die elastische Kraft sorgen. In diesem Beispiel können die nichtleitenden Fasern 88 nicht elastisch sein und können ein unelastisches Material aufweisen, z. B. eine Polyamidfaser, eine Polyaramidfaser u. ä. Die Spannung in der nichtleitenden Bindung kann durch die Federstärke der Federn 254 vorgesehen sein, wobei die Spannung ihrerseits für Kontaktkraft zwischen der leitenden Bindung (der Klarheit halber nicht gezeigt) und Leitern eines gepaarten Verbinderelements sorgt. In noch ei nem weiteren Beispiel können die nichtleitenden Fasern 88 elastisch oder unelastisch sein und können an Spannplatten 256 (siehe 12) angeordnet sein, die ihrerseits an den Endwänden 86 angeordnet oder die Endwände 86 sein können. Die Spannplatten können mehrere Federteile 262 aufweisen, wobei jedes Federteil eine Öffnung 260 bildet und jedes Federteil 262 von benachbarten Federteilen durch einen Schlitz 264 getrennt ist. Jede nichtleitende Faser kann durch eine entsprechende Öffnung 260 in der Spannplatte 256 gefädelt sein und kann an der Spannplatte angeordnet sein, z. B. mit der Spannplatte verklebt oder so angebunden sein, daß ein Endabschnitt der nichtleitenden Faser nicht durch die Öffnung 260 herausgezogen werden kann. Die Schlitze 264 können jedem Federteil 262 ermöglichen, unabhängig von benachbarten Federteilen zu wirken, während mehrere Federteile an einer gemeinsamen Spannhalterung 256 angeordnet sein können. Jedes Federteil 262 kann einen kleinen Bewegungsbetrag ermöglichen, der für Spannung in der nichtleitenden Bindung sorgen kann. In einem Beispiel kann die Spannhalterung 256 eine gebogene Struktur gemäß 12 haben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Bereitstellung mehrerer eigenständiger Kontaktpunkte über die Länge des Verbinders und gepaarten Verbinders mehrere Vorteile gegenüber dem einzelnen kontinuierlichen Kontakt herkömmlicher Verbinder (gemäß 3a, 3b und 4) haben. Wird z. B. ein Teilchen zwischen den Oberflächen eines herkömmlichen Verbinders wie in 4 eingefangen, kann das Teilchen die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Oberflächen verhindern und kann Furchung bewirken, was Verschleiß des Verbinders beschleunigen kann. Von den Anmeldern wurde festgestellt, daß Furchung durch eingefangene Teilchen eine erhebliche Verschleißquelle herkömmlicher Verbinder ist. Das Furchungsproblem und die daraus resultierende Nichtherstellung einer guten elektrischen Verbindung läßt sich durch die Gewebeverbinder der Erfindung überwinden. Die Gewebeverbinder haben das Merkmal, "lokal nachgiebig" zu sein, worunter hierin zu verstehen ist, daß die Verbinder die Fähigkeit haben, sich an vorhandene kleine Teilchen anzupassen, ohne die Her stellung der elektrischen Verbindung zwischen Oberflächen des Verbinders zu beeinträchtigen. In 13a und 13b sind vergrößerte Querschnittansichten des Verbinders von 7 und 8 dargestellt, wobei die mehreren Leiter 90a gezeigt sind, die mehrere eigenständige Kontaktpunkte über die Länge des gepaarten Verbinderelements 96 bilden. Ist kein Teilchen vorhanden, kann jeder Berg/jedes Tal der Leiter 90a den gepaarten Kontakt 96 gemäß 13a kontaktieren. Wird ein Teilchen 98 zwischen den Verbinderoberflächen eingefangen, paßt sich der Berg/das Tal 100 an der Stelle des Teilchens an vorhandene Teilchen an und kann durch das Teilchen abgelenkt werden und keinen Kontakt mit dem gepaarten Kontakt gemäß 13b herstellen. Allerdings bleiben die anderen Berge/Täler der Leiter 90a in Kontakt mit dem gepaarten Kontakt 96, was für eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern und dem gepaarten Kontakt 96 sorgt. Mit dieser Anordnung kann sehr wenig Kraft auf das Teilchen ausgeübt werden, weshalb bei Bewegung der Gewebefläche des Verbinders im Hinblick auf die andere Oberfläche das Teilchen keine Furche in der anderen Oberfläche pflügt, sondern jeder Kontaktpunkt des Gewebeverbinders abgelenkt werden kann, wenn er auf ein Teilchen trifft. Dadurch können die Gewebeverbinder verhindern, daß es zu Furchung kommt, was Verschleiß der Verbinder reduziert und die Nutzungsdauer der Verbinder verlängert.
Mit erneutem Bezug auf 7 kann der Verbinder 80 ferner eine oder mehrere Isolierfasern 104 aufweisen, die mit den mehreren nichtleitenden Fasern 88 verwoben sein können und zwischen Sätzen von Leitern positioniert sein können, die gemeinsam einen elektrischen Kontakt bilden. Die Isolierfasern 104 können dazu dienen, einen elektrischen Kontakt von einem anderen elektrisch zu isolieren, was die Leiter eines elektrischen Kontakts daran hindert, mit den Leitern des anderen elektrischen Kontakts in Berührung zu kommen und einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Kontakten zu verursachen. Ein vergrößerter Abschnitt eines Beispiels für den Verbinder 80 ist in 14 gezeigt. Darstellungsgemäß kann der Verbinder 80 eine erste Gruppe von Leitern 110a und eine zweite Gruppe von Leitern 110b aufweisen, die durch eine oder mehrere Isolierfasern 104a getrennt und mit den mehreren nichtleitenden Fasern 88 verwoben sind. Wie zuvor diskutiert, kann die erste Gruppe von Leitern 110a mit einem ersten Anschlußkontakt 112a verbunden sein, was einen ersten elektrischen Kontakt bildet. Ähnlich kann die zweite Gruppe von Leitern 110b mit einem zweiten Anschlußkontakt 112b verbunden sein, was einen zweiten elektrischen Kontakt bildet. In einem Beispiel können die Anschlußkontakte 112a und 112b gemeinsam ein Differenzsignal-Kontaktpaar bilden. Alternativ kann jeder Anschlußkontakt einen einzelnen, getrennten elektrischen Signalkontakt bilden. Gemäß einem weiteren Beispiel kann der Verbinder 80 ferner ein elektrisches Schirmteil 106 aufweisen, das gemäß 7 so positioniert sein kann, daß es Differenzsignal-Kontaktpaare voneinander trennt. Natürlich sollte klar sein, daß ein elektrisches Schirmteil auch zu Beispielen für den Verbinder 80 gehören kann, die keine Differenzsignal-Kontaktpaare haben.
15a und 15b zeigen den Verbinder 80 in Kombination mit einem gepaarten Verbinder 97. Der gepaarte Verbinder 97 kann einen oder mehrere gepaarte Kontakte 96 (siehe 8) aufweisen und kann auch ein gepaartes Gehäuse 116 aufweisen, das ein oberes und unteres Plattenteil 118a und 118b haben kann, die durch einen Abstandshalter 120 getrennt sind. Die gepaarten Kontakte 96 können am oberen und/oder unteren Plattenteil 118a und 118b so angeordnet sein, daß bei Eingriff des Verbinders 80 mit dem gepaarten Verbinder 97 mindestens einige der Kontaktpunkte der mehreren Leiter 90 die gepaarten Kontakte 96 kontaktieren, was eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbinder 80 und dem gepaarten Verbinder 97 herstellt. In einem Beispiel können die gepaarten Kontakte 96 entlang dem oberen und unteren Plattenteil 118a und 118b gemäß 15a abwechselnd beabstandet sein. Der Abstandshalter 120 kann so aufgebaut sein, daß eine Höhe des Abstandshalters 120 im wesentlichen gleich oder etwas kleiner als eine Höhe der Endwände 86 des Verbinders 80 ist, um eine Preßpassung zwischen dem Verbinder 80 und dem gepaarten Verbinder 97 vorzusehen und um für Kontaktkraft zwischen den gepaarten Leitern und den Kontaktpunkten der mehreren Leiter 90 zu sorgen.
In einem Beispiel kann der Abstandshalter so aufgebaut sein, daß er bewegliche spannungsausübende Endwände 86 des Verbinders 80 gemäß der vorstehenden Beschreibung beherbergt.
Zu beachten ist, daß die Leiter und nichtleitenden sowie Isolierfasern, die die Bindung bilden, extrem dünn sein können, z. B. mit Durchmessern in einem Bereich von etwa 0,0001 Inch bis etwa 0,020 Inch, und somit ein Verbinder mit sehr hoher Dichte mit Hilfe der Gewebestruktur möglich sein kann. Da die Gewebeverbinder wie zuvor diskutiert lokal nachgiebig sind, kann wenig Energie aufgewendet werden, Reibung zu überwinden, weshalb der Verbinder nur eine relativ geringe Normalkraft erfordern kann, um einen Verbinder mit einem gepaarten Verbinderelement in Eingriff zu bringen. Dies kann auch die Nutzungsdauer des Verbinders verlängern, da eine bruch- oder Biegewahrscheinlichkeit der Leiter geringer ist, wenn das Verbinderelement mit dem gepaarten Verbinderelement in Eingriff gebracht wird. Taschen oder Räume, die in der Bindung als natürliche Folge des Verwebens der Leiter und Isolierfasern mit den nichtleitenden Fasern vorhanden sind, können auch als Teilchenfallen wirken. Anders als herkömmliche Teilchenfallen können diese Teilchenfallen in der Bindung ohne spezielle Herstellungsaspekte vorhanden sein und bilden keine Spannungsmerkmale wie herkömmliche Teilchenfallen.
In 16a und 16b ist eine weitere Ausführungsform eines Gewebeverbinders in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform kann ein Verbinder 130 ein erstes Verbinderelement 132 und ein gepaartes Verbinderelement 134 aufweisen. Das erste Verbinderelement kann über einen ersten und einen zweiten Leiter 136a und 136b verfügen, die an einem Isoliergehäuseblock 138 angeordnet sein können. Deutlich sollte sein, daß obwohl im dargestellten Beispiel das erste Verbinderelement zwei Leiter aufweist, die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und das erste Verbinderelement mehr als zwei Leiter aufweisen kann. Der erste und zweite Leiter können eine Wellenform über eine Länge des ersten und zweiten Leiters darstellungsgemäß haben, um mehrere Kontaktpunkte 139 über die Länge der Leiter aufzuweisen. In einem Beispiel für diese Ausführungsform ist die Bindung durch mehrere elastische Bänder 140 gebildet, die den ersten und zweiten Leiter 136a und 136b umgeben. Gemäß diesem Beispiel kann ein erstes elastisches Band unter einem ersten Berg des ersten Leiters 136a und über einem ersten Tal des zweiten Leiters 136b verlaufen, um eine Gewebestruktur mit ähnlichen Vorteilen und Eigenschaften wie die bereitzustellen, die anhand des vorstehenden Verbinders 80 (7–15b) beschrieben wurden. Die elastischen Bänder 140 können ein Elastomer aufweisen oder können aus einem anderen Isoliermaterial gebildet sein. Zu beachten ist auch, daß die Bänder 140 nicht elastisch zu sein brauchen und ein unelastisches Material aufweisen können. Der erste und zweite Leiter des ersten Verbinderelements können an einem entsprechenden ersten und zweiten Anschlußkontakt 146 angeschlossen sein, die z. B. mit einer Grundplatine, einer Leiterplatte, einem Halbleiterbauelement, einem Kabel usw. dauerhaft oder entfernbar verbunden sein können.
Wie zuvor diskutiert, kann der Verbinder 130 ferner ein gepaartes Verbinderelement (Stabteil) 134 aufweisen, das einen dritten und einen vierten Leiter 142a, 142b aufweisen kann, die durch ein Isolierteil 144 getrennt sind. Wird das gepaarte Verbinderelement 134 mit dem ersten Verbinderelement 132 in Eingriff gebracht, können mindestens einige der Kontaktpunkte 139 des ersten und zweiten Leiters den dritten und vierten Leiter kontaktieren und eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Verbinderelement und dem gepaarten Verbinderelement herstellen. Für Kontaktkraft kann durch die Spannung in den elastischen Bändern 140 gesorgt sein. Zu beachten ist, daß das gepaarte Verbinderelement 134 zusätzliche Leiter aufweisen kann, die geeignet sind, etwaige zusätzliche Leiter des ersten Verbinderelements zu kontaktieren, und nicht auf zwei Leiter wie gezeigt beschränkt ist. Das gepaarte Verbinderelement kann ähnlich Anschlußkontakte 148 aufweisen, die z. B. mit einer Grundplatine, einer Leiterplatte, einem Halbleiterbauelement, einem Kabel usw. dauerhaft oder entfernbar verbunden sein können.
Ein Beispiel für einen weiteren Gewebeverbinder in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung ist in 17a und 17b dargestellt. In dieser Ausführungsform kann ein Verbinder 150 ein erstes Verbinderelement 152 und ein gepaartes Verbinderelement 154 aufweisen. Das erste Verbinderelement 152 kann ein Gehäuse 156 aufweisen, das über ein Sockelteil 158 und zwei gegenüberliegende Endwände 160 verfügen kann. Das erste Verbinderelement kann mehrere Leiter 162 aufweisen, die am Sockelteil angeordnet sein können und eine Wellenform über eine Länge der Leiter ähnlich wie die Leiter 136a und 136b des zuvor beschriebenen Verbinders 130 haben können. Die Wellenform der Leiter kann mehrere Kontaktpunkte über die Länge der Leiter vorsehen. Mehrere nichtleitende Fasern 164 können zwischen den beiden gegenüberliegenden Endwänden 160 angeordnet und mit den mehreren Leitern 162 verwoben sein, was eine Gewebeverbinderstruktur bildet. Das gepaarte Verbinderelement 154 kann mehrere Leiter 168 aufweisen, die an einem Isolierblock 166 angeordnet sind. Wird das gepaarte Verbinderelement 154 mit dem ersten Verbinderelement 152 gemäß 17b in Eingriff gebracht, können mindestens einige der mehreren Kontaktpunkte über die Längen der mehreren Leiter des ersten Verbinderelements die Leiter des gepaarten Verbinderelements kontaktieren, um eine elektrische Verbindung dazwischen herzustellen. In einem Beispiel können die mehreren nichtleitenden Fasern 164 elastisch sein und können für eine Kontaktkraft zwischen den Leitern des ersten Verbinderelements und des gepaarten Verbinderelements wie in der vorstehenden Beschreibung anhand von 9a und 9b sorgen. Weiterhin kann der Verbinder 150 jede der anderen Spannstrukturen aufweisen, die zuvor anhand von 10a–12 beschrieben wurden. Dieser Verbinder 150 kann auch die Vorteile haben, die zuvor im Hinblick auf die anderen Ausführungsformen von Gewebeverbindern beschrieben wurden. Insbesondere kann der Verbinder 150 eingefangene Teilchen an Furchung der Oberfläche der Leiter auf die gleiche wie anhand von 13 beschriebene Weise hindern.
In 18 ist noch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewebeverbinders veranschaulicht. Der Verbinder 170 kann eine Gewebestruktur mit mehreren nichtleitenden Fasern (Bändern) 172 und mindestens einem Leiter 174 auf weisen, der mit den mehreren nichtleitenden Fasern 172 verwoben ist. In einem Beispiel kann der Verbinder mehrere Leiter 174 aufweisen, von denen einige durch eine oder mehrere Isolierfasern 176 voneinander getrennt sein können. Der eine oder die mehreren Leiter 174 können mit den mehreren nichtleitenden Fasern 172 so verwoben sein, daß mehrere Berge und Täler über eine Länge der Leiter gebildet sind, wodurch mehrere Kontaktpunkte über die Länge der Leiter vorgesehen sind. Darstellungsgemäß kann die Gewebestruktur die Form einer Röhre haben, wobei ein Ende der Bindung mit einem Gehäuseteil 178 verbunden ist. Allerdings sollte klar sein, daß die Gewebestruktur nicht auf Röhren beschränkt ist und jede Form nach Bedarf haben kann. Das Gehäuseteil 178 kann einen Anschlußkontakt 180 aufweisen, der z. B. mit einer Leiterplatte, einer Grundplatine, einem Halbleiterbauelement, einem Kabel usw. dauerhaft oder entfernbar verbunden sein kann. Zu beachten ist, daß der Anschlußkontakt 180 nicht rund wie in der Darstellung zu sein braucht, sondern jede Form haben kann, die zur Verbindung mit Bauelementen in der Anwendung geeignet ist, in der der Verbinder zu verwenden ist.
Ferner kann der Verbinder 170 ein gepaartes Verbinderelement (Stabteil) 182 aufweisen, das mit der Geweberöhre in Eingriff zu bringen ist. Das gepaarte Verbinderelement 182 kann darstellungsgemäß einen kreisförmigen Querschnitt haben, aber zu beachten ist, daß das gepaarte Verbinderelement nicht rund zu sein braucht und eine andere Form nach Bedarf haben kann. Das gepaarte Verbinderelement 182 kann einen oder mehrere Leiter 184 aufweisen, die entlang dem gepaarten Verbinderelement 182 über den Umfang beabstandet sein können und sich über eine Länge des gepaarten Verbinderelements 182 erstrecken können. Wird das gepaarte Verbinderelement 182 in die Geweberöhre eingesteckt, können die Leiter 174 der Bindung mit den Leitern 184 des gepaarten Verbinderelements 182 in Berührung kommen, was eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern der Bindung und des gepaarten Verbinderelements herstellt. Gemäß einem Beispiel können das gepaarte Verbinderelement 182 und/oder die Geweberöhre Justiermerkmale (nicht gezeigt) aufweisen, um das gepaarte Verbinderelement 182 zur Geweberöhre beim Einstecken auszurichten.
In einem Beispiel können die nichtleitenden Fasern 172 elastisch sein und können einen Umfang haben, der im wesentlichen gleich oder etwas kleiner als ein Umfang des gepaarten Verbinderelements 182 ist, um eine Preßpassung zwischen dem gepaarten Verbinderelement und der Geweberöhre vorzusehen. In 19 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts des Verbinders 170 gezeigt, die darstellt, daß die nichtleitenden Fasern 172 in Pfeilrichtungen 258 gespannt sein können. Die gespannten nichtleitenden Fasern 172 können für Kontaktkraft sorgen, die bewirkt, daß mindestens einige der mehreren Kontaktpunkte über die Länge der Leiter 174 der Bindung die Leiter 184 des gepaarten Verbinderelements kontaktieren. In einem weiteren Beispiel können die nichtleitenden Fasern 172 unelastisch sein und können Federteile (nicht gezeigt) so aufweisen, daß die Federteile ermöglichen, daß sich der Umfang der Röhre dehnt, wenn das gepaarte Verbinderelement 182 eingesteckt wird. Dadurch können die Federteile die elastische/Spannkraft in der Geweberöhre vorsehen, die ihrerseits für Kontaktkraft zwischen mindestens einigen der mehreren Kontaktpunkte und den Leitern 184 des gepaarten Verbinderelements 182 sorgen kann.
Wie zuvor diskutiert, ist die Bindung lokal nachgiebig und kann auch Räume oder Taschen zwischen Bindungsfasern aufweisen, die als Teilchenfallen wirken können. Außerdem können ein oder mehrere Leiter 174 der Bindung miteinander gruppiert sein (im gezeigten Beispiel von 18 und 19 sind die Leiter 174 paarweise gruppiert), um einen einzelnen elektrischen Kontakt vorzusehen. Gruppieren der Leiter kann die Zuverlässigkeit des Verbinders durch Bereitstellen von mehr Kontaktpunkten pro elektrischen Kontakt weiter verbessern, wodurch der Gesamtkontaktwiderstand verringert und auch die Fähigkeit verliehen wird, sich an mehrere Teilchen anzupassen, ohne die elektrische Verbindung zu beeinträchtigen.
20a und 20b zeigen in Perspektivansicht bzw. im Querschnitt zwei Beispiele für ein gepaartes Verbinderelement 182, das mit dem Verbinder 170 verwendet werden kann. Gemäß einem Beispiel, das 20a zeigt, kann das gepaarte Verbinderelement 182 einen dielektrischen oder anderen nichtleitenden Kern 188 aufweisen, der durch eine leitende Schicht 190 umgeben oder mindestens teilweise umgeben ist. Die Leiter 184 können von der leitenden Schicht 190 durch Isolierteile 192 getrennt sein. Die Isolierteile können darstellungsgemäß für jeden Leiter 184 getrennt sein oder können eine Isolierschicht aufweisen, die die leitende Schicht 190 mindestens teilweise umgibt. Ferner kann das gepaarte Verbinderelement einen Isoliergehäuseblock 186 aufweisen.
Gemäß einem weiteren, in 20b gezeigten Beispiel kann ein gepaartes Verbinderelement 182 einen leitenden Kern 194 aufweisen, der einen Hohlraum 196 darin bilden kann. Eine optische Faser, ein Festigkeitsteil zur Erhöhung der Gesamtfestigkeit und Haltbarkeit des Stabteils und/oder ein Wärmeübertragungsteil, das zum Ableiten von im Verbinder aufgebauter Wärme von den sich in den Leitern ausbreitenden elektrischen Signalen dienen kann, kann im Hohlraum 196 liegen. In einem Beispiel kann ein Beilaufdraht im Hohlraum liegen und kann mit dem leitenden Kern verbunden sein, um als Massedraht für den Verbinder zu dienen. Gemäß 20a kann der Gehäuseblock 186 rund sein, was den Umfang des gepaarten Verbinderelements erhöht, und kann eine oder mehrere Kerben 198 aufweisen, die als Justierpunkte für den Verbinder dienen können, um beim Ausrichten des gepaarten Verbinderelements zu den Leitern der Geweberöhre zu helfen. Alternativ kann der Gehäuseblock abgeflachte Abschnitte 200 gemäß 20b aufweisen, die als Justierführungen dienen können. Ferner ist zu beachten, daß der Gehäuseblock nach Bedarf eine andere Form haben kann und jede Form von Justierung aufweisen kann, die dem Fachmann bekannt ist oder von ihm entwickelt wird.
21 veranschaulicht noch ein weiteres Beispiel für ein gepaartes Verbinderelement 182, das mit dem Verbinder 170 verwendet werden kann. In diesem Beispiel kann das gepaarte Verbinderelement einen dielektrischen oder anderen nichtleitenden Kern 202 aufweisen, der mit einer oder mehreren Nuten ausgebildet sein kann, damit die Leiter 184 so darin gebildet sein können, daß eine Oberseite der Leiter 184 im wesentli chen bündig mit einer Außenfläche des gepaarten Verbinderelements ist.
Gemäß einem weiteren Beispiel, das 22 zeigt, kann der Verbinder 170 ferner einen elektrischen Schirm 204 aufweisen, der so plaziert sein kann, daß er die Geweberöhre im wesentlichen umgibt. Der Schirm kann eine nichtleitende Innenschicht 206 aufweisen, die verhindern kann, daß die Leiter 174 den Schirm berühren und dadurch kurzgeschlossen werden. In einem Beispiel kann das Stabteil einen Beilaufdraht aufweisen, der in einem Hohlraum des gepaarten Verbinderelements gemäß der vorstehenden Diskussion liegt, und der Beilaufdraht kann mit dem elektrischen Schirm 204 elektrisch verbunden sein. Der Schirm 204 kann z. B. eine Folie, ein Metallgeflecht oder eine andere Art von Schirmaufbau aufweisen, die dem Fachmann bekannt ist.
In 23 ist ein Beispiel für eine Anordnung von Gewebeverbindern in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung veranschaulicht. Gemäß einer Ausführungsform kann die Anordnung 210 einen oder mehrere Gewebeverbinder 212 einer ersten Art und einen oder mehrere Gewebeverbinder 214 einer zweiten Art aufweisen. In einem Beispiel können die Gewebeverbinder 212 der zuvor anhand von 7–15b beschriebene Verbinder 80 sein und können verwendet werden, Signalleiterbahnen und oder Komponenten auf unterschiedlichen Leiterplatten miteinander zu verbinden. Die Gewebeverbinder 214 können der zuvor anhand von 18-22 beschriebene Verbinder 170 sein und können verwendet werden, Kraftstromleiterbahnen oder Komponenten auf den unterschiedlichen Leiterplatten miteinander zu verbinden. In einem Beispiel, in dem der Verbinder 170 verwendet werden kann, Stromversorgungsverbindungen bereitzustellen, kann das Stabteil 180 im wesentlichen vollständig leitend sein. Ferner kann es in diesem Beispiel unnötig sein, Isolierfasern 176 vorzusehen, und die zuvor als nichtleitend beschriebenen Fasern 172 können tatsächlich leitend sein, um für einen größeren elektrischen Weg zwischen der Geweberöhre und dem Stabteil zu sorgen. Die Verbinder können darstellungsgemäß an einer Platine 216 angeordnet sein, die z. B. eine Grundplatine, eine Leiterplatte usw. sein kann, die elektrische Leiterbah nen und Komponenten aufweisen kann, die auf einer Rückseite angeordnet oder zwischen den Verbindern positioniert sind (nicht gezeigt).
Wie hierin diskutiert wurde, kann die Nutzung von Leitern, die mit Lastfasern, d. h. nichtleitenden Fasern, verwoben oder verflochten sind, spezielle Vorteile für elektrische Verbindersysteme haben. Konstrukteure bemühen sich ständig um die Entwicklung (1) kleinerer elektrischer Verbinder und (2) elektrischer Verbinder, die minimalen elektrischen Widerstand haben. Die hierin beschriebenen Gewebeverbinder können für Vorteile auf diesen beiden Gebieten sorgen. Der elektrische Gesamtwiderstand eines zusammengebauten Verbinders ist allgemein eine Funktion der elektrischen Widerstandseigenschaften der Steckseite des Verbinders, der elektrischen Widerstandseigenschaften der Buchsenseite des Verbinders und des elektrischen Widerstands der Grenzfläche, die zwischen diesen beiden Seiten des Verbinders liegt. Die elektrischen Widerstandseigenschaften sowohl der Steck- als auch der Buchsenseite des elektrischen Verbinders hängen allgemein von den körperlichen Geometrien und Materialeigenschaften ihrer jeweiligen elektrischen Leiter ab. Zum Beispiel ist der elektrische Widerstand eines steckseitigen Verbinders normalerweise eine Funktion der Querschnittfläche seines (oder seiner) Leiter, ihrer Länge und ihrer Materialeigenschaften. Die körperlichen Geometrien und die Materialauswahl dieser Leiter werden oft durch die Belastbarkeiten des elektrischen Verbinders, Größeneinschränkungen, Struktur- und Umgebungsaspekte und Herstellbarkeitsmerkmale diktiert.
Ein weiterer kritischer Parameter eines elektrischen Verbinders besteht darin, eine geringe und stabile trennbare elektrische Widerstandsgrenzfläche, d. h. elektrischen Kontaktwiderstand, zu erreichen. Der elektrische Kontaktwiderstand zwischen einem Leiter und einem gepaarten Leiter in bestimmten Belastungsbereichen kann eine Funktion der Normalkontaktkraft sein, die zwischen den beiden leitenden Oberflächen ausgeübt wird. Gemäß 24 ist die Normalkontaktkraft 310 eines Gewebeverbinders eine Funktion der durch die Lastfaser 304 ausgeübten Spannung T, des Winkels 312, der zwi schen der Lastfaser 304 und der gepaarten Kontaktfläche 308 des gepaarten Leiters 306 gebildet ist, und der Anzahl von Leitern 302, auf die die Spannung T wirkt. Nehmen die Spannung T und/oder der Winkel 312 zu, steigt auch die Normalkontaktkraft 310. Außerdem kann es für eine gewünschte Normalkontaktkraft 310 eine große Vielfalt von Kombinationen aus Spannung T/Winkel 312 geben, die die gewünschte Normalkontaktkraft 310 erzeugen können.
25a–b zeigen ein Verfahren zum Anschließen der Leiter 302, die auf Lastfasern 304 gewoben sind. Gemäß 25a windet sich der Leiter 302 um eine erste Lastfaser 304a, eine zweite Lastfaser 304b und eine letzte Lastfaser 304z. Die Orientierung und/oder das Muster der Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 kann in anderen Ausführungsformen variieren, z. B. kann ein durch einen Leiter 302 gebildetes Tal mehr als eine Lastfaser 304 umfassen, usw. Die Leiter 302 auf einer Seite sind an einem Ab- bzw. Anschlußpunkt 340 angeschlossen. Der Anschlußpunkt 340 weist allgemein einen Anschlußkontakt auf, was zuvor diskutiert wurde. In einer exemplarischen Ausführungsform können die Leiter 302 auch auf der entgegengesetzten Seite der Bindung an einem weiteren Anschlußpunkt (nicht gezeigt) angeschlossen sein, der im Gegensatz zum Anschlußpunkt 340 allgemein keinen Anschlußkontakt aufweist. 25b zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zum Weben der Leiter 302 auf die Lastfasern 304a–z. In 25b ist der Leiter 302 um die erste und zweite Lastfaser 304a, 304b auf die zuvor diskutierte Weise gewoben. In dieser bevorzugten Ausführungsform wickelt sich der Leiter 302 aber dann um die letzte Lastfaser 304z und wird danach um die zweite Lastfaser 304b und dann die erste Lastfaser 304a gewoben. Dadurch beginnt der Leiter 302 am Anschlußpunkt 340, wird um die Leiter 304a, 304b gewoben, um die Lastfaser 304z gewickelt, (erneut) um die Lastfasern 304b, 304a gewoben und ist am Anschlußpunkt 340 angeschlossen. Indem sich ein Leiter 302 um die letzte Lastfaser 304z wickelt und der nächste Leiter (Faden) in der Bindung wird, erübrigt sich die Notwendigkeit eines zweiten Anschlußpunkts. Wird folglich ein Leiter 302 um die letzte Lastfaser 304z auf diese Weise gewickelt, bezeichnet man den Leiter 302 als selbstabschließend.
26a–c veranschaulichen einige exemplarische Ausführungsformen, wie ein (mehrere) Leiter 302 auf Lastfasern 304 gewoben sein können. Der Leiter 302 von 26a–c ist selbstabschließend, und obwohl nur ein Leiter 302 gezeigt ist, wird dem Fachmann klar sein, daß zusätzliche Leiter 302 gewöhnlich in den dargestellten Ausführungsformen vorhanden sind. 26a zeigt einen Leiter 302, der als Grund- bzw. gerade Bindung angeordnet ist. Der Leiter 302 bildet einen ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, vollführt eine Wendung auf sich selbst (d. h. ist selbstabschließend) und bildet dann einen zweiten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, die benachbart zum ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366 liegen und davon versetzt sind. Ein Berg 364 aus dem ersten Satz und ein Tal 366 aus dem zweiten Satz (oder alternativ ein Tal 366 aus dem ersten Satz und ein Berg 364 aus dem zweiten Satz) können zusammen eine Schlaufe 362 bilden. Lastfasern 304 können in den Schlaufen 362 liegen (d. h. einen Eingriff mit ihnen herstellen). Während der Leiter 302 von 26a–c als selbstabschließend gezeigt ist, brauchen in anderen exemplarischen Ausführungsformen die Leiter 302 nicht selbstabschließend zu sein. Um mit Hilfe nicht selbstabschließender Leiter 302 eine gerade Bindung ähnlich wie die in 26a offenbarte zu bilden, bildet ein erster Leiter 302 einen ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, während ein zweiter Leiter 302 einen zweiten Satz von Bergen 364 und Tälern 366 bildet, die benachbart zum ersten Satz und versetzt davon liegen. Die Schlaufen 362 sind ähnlich aus entsprechenden Bergen 364 und Tälern 366 gebildet. 26b zeigt einen Leiter 302, der als Dreher- (gekreuzte) Bindung angeordnet ist. Der Leiter 302 von 26b bildet einen ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, vollführt eine Wendung auf sich selbst und bildet dann einen zweiten Satz von Bergen 364 und Tälern 366, die mit dem ersten Satz von Bergen 364 und Tälern 366 verflochten und davon versetzt sind. Ähnlich können Berge 364 aus dem ersten Satz und Täler 366 aus dem zweiten Satz (oder alternativ Täler 366 aus dem ersten Satz und Berge 364 aus dem zweiten Satz) zusammen Schlaufen 362 bilden, die durch Lastfasern 304 belegt sein können. Nicht selbstabschließende Leiter 302 können auch als Dreherbindung angeordnet sein.
26c zeigt einen selbstabschließenden Leiter 302, der in Dreherbindung auf vier Lastfasern 304 gewoben ist. Der Leiter 302 von 26c bildet fünf Schlaufen 362a–e. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen liegen eine oder mehrere Lastfasern 304 in jeder der Schlaufen 362, die durch die Leiter 302 gebildet sind. Allerdings brauchen nicht alle Schlaufen 362 durch eine Lastfaser 304 belegt zu sein. Zum Beispiel zeigt 26c eine exemplarische Ausführungsform, in der die Schlaufe 362c keine Lastfaser 304 enthält. Es kann erwünscht sein, daß nicht belegte Schlaufen 362 zu bestimmten Ausführungsformen mit Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 gehören, um eine gewünschte Gesamtbindungssteifigkeit (und -flexibilität) zu erreichen. Nicht belegte Schlaufen 362 in der Bindung zu haben kann auch für verbesserte Betriebsabläufe und Nutzeffekte in der Herstellung sorgen. Ist die Bindungsstruktur z. B. an einem Sockel angeordnet, kann eine leichte Fehlausrichtung der Bindung relativ zum gepaarten Leiter vorliegen. Kompensieren läßt sich diese Fehlausrichtung infolge der vorhandenen nicht belegten Schlaufen 362. Indem also Schlaufen genutzt werden, die nicht belegt oder "nicht durchschossen" sind, d. h. eine Lastfaser 304 nicht die Schlaufe kontaktiert, läßt sich Nachgiebigkeit der Bindungsstruktur erreichen, um bessere Leitfähigkeit zwischen Leiter/gepaartem Leiter zu gewährleisten, während die Bindungsspannung minimal gehalten wird. Die Nutzung nicht belegter Schlaufen 362 kann auch größere zulässige Toleranzen während des Zusammenbauverfahrens ermöglichen. Außerdem kann der Gebrauch nicht durchschossener Schlaufen 362 die Verwendung gemeinsamer Werkzeuge für unterschiedliche Verbinderausführungsformen ermöglichen (z. B. können dieselben Werkzeuge für eine 8er Bindung mit acht Schlaufen 362 und sechs "durchgeschossenen" Lastfasern 304 wie für eine Bindung mit acht Schlaufen 362 mit acht Lastfasern 304 verwendet werden. Als Alternative zum Gebrauch einer nicht durchschossenen Schlaufe 362 kann statt dessen ein gerader (nicht verwobener) Leiter 302 verwendet werden.
Durchgeführt wurden Prüfungen an vielfältigen Bindungsgeometrien mit Leitern 302 und Lastfasern 304, um die Beziehung zwischen Normalkontaktkraft 310 und elektrischem Kontaktwiderstand zu bestimmen. Gemäß 27 wurde der elektrische Gesamtwiderstand der geprüften Gewebeverbinderausführungsformen, dargestellt auf einer y-Achse 314, der unterschiedlichen Gewebeverbinderausführungsformen (gemäß der Liste in der Legende) über einen Bereich von Normalkontaktkräften, dargestellt auf einer x-Achse 316, bestimmt. Gemäß 27 verweist der allgemeine Trend 318 darauf, daß mit steigender Normalkontaktkraft (in Newton (N)) die Kontaktwiderstandskomponente des elektrischen Gesamtwiderstands (in Milliohm (mOhm) allgemein abnimmt. Der Fachmann wird gleichwohl erkennen, daß sich die Verringerung des Kontaktwiderstands nur über einen bestimmten Bereich von Normalkontaktkräften erstreckt; alle weiteren Erhöhungen über einen Schwellwert der Normalkontaktkraft hinaus erzeugen keine weitere Verringerung des elektrischen Kontaktwiderstands. Anders gesagt flacht sich der Trend 318 ab, bewegt man sich immer weiter an der x-Achse 316 entlang.
Anhand der Daten von 27 kann man dann eine Normalkontaktkraft (oder einen Bereich davon) bestimmen, die zum Minimieren des elektrischen Kontaktwiderstands eines Gewebeverbinders ausreichend ist. Zur Erzeugung dieser Normalkontaktkräfte lassen sich dann der bevorzugte Betriebsbereich der Spannung T, mit der die Lastfaser(n) 304 zu belasten ist (sind), und der Winkel 312 (als Anzeige für die Orientierung der Lastfaser(n) 304 relativ zu dem (den) Leiter(n) 302) für eine identifizierte Gewebeverbinderausführungsform bestimmen. Dem Fachmann wird klar sein, daß die übergroße Mehrheit der herkömmlichen elektrischen Verbinder, die derzeit verfügbar sind, mit Normalkontaktkräften im Bereich von etwa 0,35 bis 0,5 N oder darüber arbeitet. Wie aus den Daten gemäß 27 hervorgeht, können durch Erzeugen mehrerer Kontaktpunkte an Leitern 302 eines Gewebeverbindersystems sehr leichte Belastungswerte (d. h. Normalkontaktkräfte) verwendet werden, um sehr geringe und wiederholbare elektrische Kontaktwiderstände zu erzeugen. Beispielsweise demonstrieren die Daten von 27, daß für viele der geprüften Gewebeverbinderausführungsformen Normalkontaktkräfte zwischen etwa 0,020 und 0,045 N zur Minimierung des elektrischen Kontaktwiderstands ausreichen können. Somit stellen solche Normalkontaktkräfte eine Reduzierung der Normalkontaktkräfte herkömmlicher elektrischer Verbinder um eine Größenordnung dar.
Ist erkannt, daß sehr geringe Normalkontaktkräfte in diesen Mehrkontakt-Gewebeverbindern genutzt werden können, besteht die Herausforderung dann darin, wie man diese Normalkontaktkräfte an jedem der Kontaktpunkte des Leiters 302 zuverlässig erzeugt. Die Kontaktpunkte eines Leiters 302 sind die Stellen, an denen elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Leiter 302 und einer gepaarten Kontaktfläche 308 eines gepaarten Leiters 306 herzustellen ist. 28a und 28b zeigen. eine exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebeverbinders 400, der erwünschte Normalkontaktkräfte an jedem der Kontaktpunkte erzeugen kann. 26a und 26b zeigen Querschnittansichten eines Gewebeverbinders 400 mit einem Gewebeverbinderelement 410 und einem gepaarten Verbinderelement 420. Das Gewebeverbinderelement 410 weist eine (mehrere) Lastfaser(n) 304 und Leiter 302 auf. Die Enden der Lastfaser(n) 304 sind allgemein an Endplatten (nicht gezeigt) oder anderen Feststrukturen befestigt, was später näher beschrieben wird. Die Lastfaser(n) 304 kann (können) sich in einem unbelasteten (nicht gespannten) oder belasteten Zustand befinden, bevor das Gewebeverbinderelement 410 einen Eingriff mit dem gepaarten Verbinderelement 420 herstellt. Während nur eine Lastfaser 304 in diesen Querschnittansichten gezeigt ist, sollte klar sein, daß zusätzliche Lastfasern 304 vorzugsweise hinter (oder vor) der dargestellten Lastfaser 304 liegen. Das Gewebeverbinderelement 410 hat drei Bündel oder Anordnungen von Leitern 302, die um jede Lastfaser 304 gewoben sind. Die mit verdeckten Linien dargestellten Abschnitte von Leitern zeigen, wo die Berge und Täler der verwobenen Leiter 302 außerhalb der Ebene mit dem speziellen dargestellten Querschnitt liegen. Allgemein würde eine zweite Lastfaser 304 (nicht gezeigt) in Verbindung mit diesen außerhalb der Ebene liegenden Bergen und Tälern genutzt. Obwohl hier nicht gezeigt, können Leiter 302 direkt an benachbarten Leitern 302 plaziert sein, so daß elektrische Leitfähigkeit zwischen benachbarten Leitern 302 hergestellt sein kann.
28b zeigt das Gewebeverbinderelement 410 von 28a, nachdem es mit dem gepaarten Verbinderelement 420 in Eingriff gebracht ist. Zum Eingriff des Gewebeverbinderelements 410 wird das Gewebeverbinderelement 410 in einen Hohlraum 422 des gepaarten Verbinderelements 420 einsteckt. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Vorderfläche (nicht gezeigt) der gepaarten Leiter 306 abgefast sein, um dem Einstecken des Gewebeverbinderelements 410 besser Rechnung zu tragen. Nach Einstecken in das gepaarte Verbinderelement 420 sind die Lastfasern 304 verschoben, um dem Profil des Hohlraums 422 und den vorhandenen gepaarten Leitern 306 Rechnung zu tragen. In einigen Ausführungsformen kann die Verschiebung der Lastfasern 304 durch eine Dehnung der Lastfasern 304 erleichtert sein. In anderen Ausführungsformen kann dieser Verschiebung durch das Straffen einer ansonsten schlaffen (in einem Zustand vor dem Eingriff) Lastfaser 304 oder alternativ eine Kombination aus Dehnen und Straffen Rechnung getragen werden, was zu einer Spannung T führt, die in den Lastfasern 304 vorhanden ist. Wie zuvor diskutiert, bewirkt infolge der Orientierung und Anordnung der Bindung aus Lastfasern 304 und Leitern 302 die Spannung T in den Lastfasern 304, daß bestimmte Normalkontaktkräfte an den Kontaktpunkten vorliegen. Wie aus 28b ersichtlich ist, hat der Gewebeverbinder 400 gepaarte Leiter 306, die abwechselnd auf den Innenflächen (die den Hohlraum 422 bilden) des gepaarten Verbinderelements 420 liegen. Diese abwechselnde Kontaktanordnung erzeugt abwechselnde Kontakte auf entgegengesetzten parallelen ebenen gepaarten Kontaktflächen 308.
Statt eine flache (z. B. im wesentlichen ebene) gepaarte Kontaktfläche 308 gemäß 28b zu nutzen, verwendet eine weitere Ausführungsform eine gekrümmte, z. B. konvexe, gepaarte Kontaktfläche 308. Die Krümmung der gepaarten Kontaktfläche 308 kann verbesserte Toleranzeinhaltung für den Kon takt zwischen den Kontaktpunkten der Leiter 302 und der gepaarten Leiter 306 in Normalrichtung ermöglichen. Die gekrümmte Oberfläche (der gepaarten Kontaktflächen 308) hilft, eine sehr engtolerierte Normalkraft zwischen diesen beiden trennbaren Kontaktflächen zu wahren. Allerdings trägt die gekrümmte Oberfläche selbst allgemein nicht dazu bei, die Seitenausrichtung zwischen den Leitern 302 und den gepaarten Leitern 306 beizubehalten. Isolierfasern (z. B. Isolierfasern 104 gemäß 7), die parallel und zwischen Segmenten von Leitern 302 eingefügt plaziert sind, könnten genutzt werden, um bei der Seitenausrichtung benachbarter Leiter 302 zu unterstützen. Die Krümmung der gepaarten Kontaktfläche 308 braucht nicht so stark zu sein; verbesserte Lagetoleranzen lassen sich mit einem relativ kleinen Krümmungsbetrag realisieren. In einigen bevorzugten Ausführungsformen können gepaarte Kontaktflächen 308 mit einem großen Krümmungsradius verwendet werden, um einige erwünschte Herstellungslagetoleranzen zu erreichen. 29 veranschaulicht einen alternativen gepaarten Leiter 306 mit einer gekrümmten gepaarten Kontaktfläche 308, der im Gewebeverbinder 400 von 28 verwendet werden könnte. Die Krümmung der gepaarten Kontaktfläche 308 ermöglicht eine sehr großzügige Positionierungstoleranz in der Herstellung und im Betrieb.
Gemäß 29 lassen sich verbesserte Lagetoleranzen oft erreichen, indem gepaarte Kontaktflächen 308 genutzt werden, die einen Krümmungsradius R 336 haben, der größer als die Breite W 309 des gepaarten Leiters 306 ist. Insbesondere ist die Beziehung zwischen dem Seitenabstand L 332 zwischen zwei Leitern 302 und dem Winkel α 334 zwischen den beiden Leitern 302 und dem Krümmungsradius R 336 der gepaarten Kontaktfläche 308 durch die Formel L ≈ αR gegeben. Das Minimum des Seitenabstands L 332 ist durch den Durchmesser der Leiter 302 festgelegt, weshalb der Seitenabstand L 332 durch Anordnen der Leiter 302 direkt aneinander sehr eng toleriert sein kann. Anders gesagt liegen in bestimmten exemplarischen Ausführungsformen die Leiter 302 so, daß keine Lücke zwischen den benachbarten Leitern 302 existiert. Somit läßt sich dann für einen sehr geringen Winkel α 334 der erforderliche Krüm mungsradius R 336 bestimmen. In einer exemplarischen Ausführungsform mit z. B. einem Winkel α 334 von 0,25 Grad und Leitern 302 mit einem Durchmesser von 0,005 Inch würde somit ein bevorzugter Krümmungsradius R 336 der gepaarten Kontaktfläche 308 in der Größenordnung von etwa 2,29 Inch liegen. Die Toleranz hierbei ist auch recht großzügig, da der Winkel α 334 in direkter Beziehung zum Krümmungsradius R 336 steht. Wäre z. B. die Toleranz für den Krümmungsradius R 336 mit ± 0,10 Inch festgelegt, könnte der Winkel α 334 zwischen 0,261 Grad und 0,239 Grad variieren. Um die Nutzeffekte der Verwendung einer gekrümmten gepaarten Kontaktfläche 308 zu illustrieren, wäre zur Einhaltung einer Toleranz von 0,03 Grad für die Ausführungsform der flachen Anordnung von 28 eine Toleranz von 0,0000105 Inch für die Versatzhöhe H 324 erforderlich. Außerdem hat die Einführung gekrümmter gepaarter Kontaktflächen 308 keinen erheblichen Einfluß auf die Gesamthöhe der Gewebeverbinder. Beispielsweise würde bei einem Krümmungsradius R 336 von 2,29 Inch und einer Breite W 309 des gepaarten Leiters 306 von 0,50 Inch die Gesamthöhe 311 des Bogens nur etwa 0,014 Inch betragen, d. h. die gepaarte Kontaktfläche 308 ist nahezu flach.
Lastausgleich ist ein Thema bei elektrischen Mehrkontaktverbindern und insbesondere bei elektrischen Mehrkontakt-Kraftstromverbindern. Lastungleichgewichte in elektrischen Verbindern können bewirken, daß die Verbinder durchbrennen und somit betriebsunfähig werden. In ihrer Grundform stellen elektrische Verbinder einfach elektrische Kontaktpunkte zwischen leitenden Steckstiften und -buchsen bereit. In elektrischen Verbindern, die lastausgeglichen sind, werden die eintreffenden Ströme über jeden der Kontaktpunkte gleichmäßig verteilt. So ist für einen 10-Ampere-Verbinder mit vier Kontaktpunkten der Verbinder ausgeglichen, wenn 2,5 Ampere über jeden Kontaktpunkt abgegeben werden. Ist ein Verbinder nicht lastausgeglichen, fließt mehr Strom durch einen Kontakt als einen anderen Kontakt. Dieses Ungleichgewicht von elektrischem Strom kann Überlastung an einem der "überlasteten" Kontaktpunkte verursachen, was zu örtlichem Verschweißen, örtlichen Wärmespitzen und Beschädigung der Leiterplattierung füh ren kann, die alle zu erhöhtem Verbinderverschleiß und/oder sehr schnellem Systemausfall führen können. Zustande kommen kann ein Lastungleichgewicht durch unterschiedliche leitende Weglängen im Verbindersystem, einen hohen elektrischen Kontaktwiderstand an trennbaren Grenzflächen an einem Punkt (z. B. wegen schlechter Kontaktgeometrie) oder große Wärmegradienten im Verbinder. Ein Vorteil von Kraftstromverbindern gemäß der Lehre dieser Offenbarung ist, daß sie über viele Kontaktpunkte vollständig (oder im wesentlichen) lastausgeglichen sein können. Für jeden Leiter 302 (d. h. leitende Faser) kann der erste Kontaktpunkt, der elektrischen Kontakt mit dem gepaarten Leiter 306 herstellen soll, so gestaltet sein, daß er die volle Stromlast führt, die diesem Leiter 302 zuzuweisen ist. Anschließende Kontaktpunkte, die entlang dem Leiter 302 liegen, sind auch allgemein so gestaltet, daß sie die volle Stromlast im Fall von (elektrischem Kontakt-) Versagen am ersten Kontaktpunkt führen. Die zusätzlichen Kontaktpunkte, die nach dem ersten Kontaktpunkt an jedem der Leiter 302 liegen, können daher den gesamten oder einen Teil des zugewiesenen Stroms führen, aber ihr Hauptzweck besteht normalerweise darin, für Kontaktredundanz zu sorgen. Wie bereits erwähnt, helfen außerdem die mehreren Kontaktpunkte, lokalisierte Überhitzungen zu verhindern, indem sie mehrere Wärmewege bilden.
In den meisten exemplarischen Ausführungsformen haben die Leiter 302 eines Verbinders allgemein ähnliche Geometrien, elektrische Eigenschaften und elektrische Weglängen. In einigen Ausführungsformen können aber die Leiter 302 eines Verbinders ungleichartige Geometrien, elektrische Eigenschaften und/oder elektrische Weglängen haben. Zusätzlich steht in einigen bevorzugten Ausführungsformen von Kraftstromverbindern jeder Leiter 302 eines Verbinders mit dem (den) benachbarten elektrischen Leiter(n) 302 in elektrischem Kontakt. Die Bereitstellung mehrerer Kontaktpunkte entlang jedem Leiter 302 und die Herstellung von elektrischem Kontakt zwischen benachbarten Leitern 302 gewährleistet ferner, daß die Ausführungsformen von Mehrkontakt-Gewebekraftstrom- bzw. Stromverbindern ausreichend lastausgeglichen sind. Zudem verbieten die Geometrie und Gestaltung des Gewebeverbinders einen Grenzflächenausfall an einem Einzelpunkt. Stehen die Leiter 302, die neben einem ersten Leiter 302 liegen, in elektrischem Kontakt mit gepaarten Leitern 306, so verursacht der erste Leiter 302 keinen Ausfall (trotz der Tatsache, daß die Kontaktpunkte des ersten Leiters 302 möglicherweise nicht mit einem gepaarten Leiter 306 in Kontakt stehen), da die Last im ersten Leiter 302 zu einem gepaarten Leiter 306 über die benachbarten Leiter 302 abgegeben werden kann.
30 veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform eines lastausgeglichenen Mehrkontakt-Gewebekraftstrom- bzw. Stromverbinders 500. Der Kraftstromverbinder 500 besteht aus zwei erweiterten Anordnungen, einer Kraftstromanordnung und einer Rücklaufanordnung. Diese Anordnungen stellen mehrere Kontaktpunkte über eine breite Fläche bereit, was zu hoher Redundanz, geringerem trennbarem elektrischem Kontaktwiderstand und besserer Wärmeabfuhr elektrischer Nebenverluste führen kann. Der dargestellte Kraftstromverbinder 500 ist ein 30-Ampere-Gleichstromverbinder mit einer Kraftleitung 512 und einer Rück- (Masse-) Leitung 514. Dem Fachmann wird klar sein, daß andere Kraftstromverbinder mit unterschiedlichen Anordnungen und Strombelastbarkeiten aufgebaut werden können, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Die Belastbarkeiten des Kraftstromverbinders 500 können erhöht werden, indem z. B. zusätzliche Leiter 302 zugefügt werden. Gemäß 30 weist der Kraftstromverbinder 500 ein Gewebeverbinderelement 510 und ein gepaartes Verbinderelement 520 auf. Der Klarheit halber ist das Außengehäuse des gepaarten Verbinderelements 520 in diesen Zeichnungen weggelassen. Das Gewebeverbinderelement 510 verfügt über ein Gehäuse 530, eine Kraftleitung 512, eine Rückleitung 514, Endplatten 536, Paßstifte 534 und mehrere Lastfasern 304. Das Gehäuse 530 hat mehrere Aussparungen 532, die das Koppeln des Außengehäuses (nicht gezeigt) des gepaarten Verbinderelements mit dem Gehäuse 530 des Gewebeverbinderelements 510 erleichtern können. In den Aussparungen 532 kann ein Paßstift (nicht gezeigt) oder eine Befestigungseinrichtung (nicht gezeigt) untergebracht sein. Die Kraftleitung 512 weist mehrere Leiter 302 auf, die um mehrere Lastfasern 304 gemäß den Lehren der Offenbarung gewoben sind. Um eine gewünschte Belastbarkeit von 30 Ampere zu erreichen, kann die Kraftleitung 512 z. B. zwischen 20 und 40 Leitern 302 in Abhängigkeit vom Durchmesser der Leiter 302 und ihren elektrischen Eigenschaften haben.
In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen können die Leiter 302 Drähte aus Kupfer oder Kupferlegierung (z. B. Kupfer C110, Beryllium-Kupfer-Legierung C172) mit Durchmessern zwischen 0,0002 und 0,010 Inch oder darüber aufweisen. Alternativ können die Leiter auch Flachbanddrähte aus Kupfer oder Kupferlegierung mit vergleichbaren rechtwinkligen Querschnittmaßen aufweisen. Die Leiter 302 können auch plattiert sein, um Oxidation zu verhindern oder zu minimieren, z. B. vernickelt oder vergoldet. Akzeptable Leiter 302 für eine bestimmte Gewebeverbinderausführungsform sollten auf der Grundlage der gewünschten Belastbarkeiten des beabsichtigten Verbinders, der mechanischen Festigkeit des in Frage kommenden Leiters 302, der Herstellungsprobleme, die entstehen könnten, wenn der in Frage kommende Leiter 302 verwendet wird, und anderer Systemanforderungen, z. B. der gewünschten Spannung T, identifiziert werden. Die Leiter 302 der Kraftleitung 512 treten aus einem Rückabschnitt des Gehäuses 530 aus und können mit einem Anschlußkontakt oder anderem Leiterelement gekoppelt sein, über das Strom zum Kraftstromverbinder 500 abgegeben werden kann. Wie später näher diskutiert wird, können die Lastfasern 304 der Kraftleitung 512 eine Spannung T haben, die letztlich zu einer Normalkontaktkraft führt, die an den Kontaktpunkten der Leiter 302 ausgeübt wird. In exemplarischen Ausführungsformen können die Lastfasern 304 beispielsweise Nylon, Fluorkohlenwasserstoff, Polyaramide und Paraaramide (z. B. Kevlar^®, Spectra^®, Vectran^®), Polyamide, leitende Metalle und Naturfasern, z. B. Baumwolle, aufweisen. In den meisten exemplarischen Ausführungsformen haben die Lastfasern 304 Durchmesser (oder Breiten) von etwa 0,010 bis 0,002 Inch. In bestimmten Ausführungsformen können aber die Durchmesser/Breiten der Lastfasern 304 nur 18 Mikrometer betragen, wenn technische Hochleistungsfasern (z. B. Kevlar) verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Lastfasern 304 ein nichtleitendes Material auf. Die Rückleitung 514 ist auf die gleiche Weise wie die Kraftleitung 512 mit der Ausnahme angeordnet, daß die Kraftleitung 512 mit einem Anschlußkontakt gekoppelt ist, der mit einer Rückleitung verbunden sein kann.
Das gepaarte Verbinderelement 520 des Kraftstromverbinders 500 besteht aus einem Außengehäuse (nicht gezeigt), einem Isoliergehäuse 526, zwei gepaarten Leitern 522 und zwei Federarmen 528. Die gepaarten Leiter 522 sind an entgegengesetzten Seiten des Isoliergehäuses 526 befestigt, so daß bei Eingriff des gepaarten Verbinderelements 520 mit dem Gewebeverbinderelement 510 die Kontaktpunkte der Leiter 302 (der Leitungen 512 und 514) in elektrischen Kontakt mit den gepaarten Leitern 522 kommen. Das Isoliergehäuse 526 dient dazu, eine strukturelle Grundlage für die gepaarten Leiter 522 zu bilden und zudem die gepaarten Leiter 522 voneinander elektrisch zu isolieren. Das Isoliergehäuse 526 hat Löcher 523, in denen Paßstifte 534 untergebracht sein und somit das Koppeln des gepaarten Verbinderelements 520 mit dem Gewebeverbinderelement 510 (oder umgekehrt) erleichtern können. Die Federarme 528 können so wirken, daß sie das gepaarte Verbinderelement 520 sicher am Gewebeverbinderelement 510 befestigen. Zusätzlich arbeiten in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen die Federarme 528 auch in Verbindung mit den Endplatten 536 des Gewebeverbinderelements 510, um eine Zuglast T in den Lastfasern 304 des Gewebeverbinderelements 510 auszuüben.
31 veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform eines Gewebeverbinderelements 510 mit schwingenden Endplatten 536, die eine Spannung T in Lastfasern 304 erzeugen können. 31 zeigt eine Rückansicht des Gewebeverbinderelements 510 von 30, wobei ein Rückabschnitt des Gehäuses 530 der Deutlichkeit halber entfernt ist. Lastfasern 304 sind mit den Leitern 302 der Kraftleitung 512 und der Rückleitung 514 verwoben. Die Enden der Lastfasern 304 sind mit den beiden entgegengesetzten schwingenden Endplatten 536 gekoppelt. Die Enden der Lastfasern 304 können mit den schwingenden Endplatten über vielfältige technisch bekannte Ein richtungen gekoppelt sein, z. B. durch mechanische Befestigungseinrichtungen oder Verbindungseinrichtungen. Den schwingenden Endplatten 536 kann die Möglichkeit gegeben sein, vor dem Einbau des gepaarten Verbinderelements 520 zu schwingen (d. h. nicht eingespannt zu bleiben), oder in einer alternativen Ausführungsform können sekundäre Federmechanismen (nicht gezeigt), die mit dem Gehäuse 530 und einer Endplatte 536 gekoppelt sind, zum Steuern der Seiten (z. B. Auswärts-) Verschiebung der Endplatten 536, d. h. in eine von den Leitungen 512, 514 wegführende Richtung, verwendet werden. In einigen exemplarischen Ausführungsformen haben die Lastfasern 304 einen ungespannten Zustand vor dem Einbau des gepaarten Verbinderelements 520. In anderen exemplarischen Ausführungsformen kann dagegen eine gewisse Zuglast (die gewöhnlich kleiner als die Spannung T ist, die zum Erzeugen einer gewünschten Normalkontaktkraft nötig ist) in den Lastfasern 304 vor dem Einbau des gepaarten Verbinders 520 vorhanden sein. Diese vor Einbau vorliegende Zuglast kann Folge der vorhandenen sekundären Federmechanismen sein oder kann alternativ den Lastfasern 304 vorab verliehen werden, wenn die Lastfasern 304 mit den Endplatten 536 gekoppelt werden.
Beim Einstecken des gepaarten Verbinderelements 520 in das Gewebeverbinderelement 510 (oder umgekehrt) stellen die Federarme 528 des gepaarten Verbinderelements 520 einen Eingriff mit den schwingenden Endplatten 536 des Gewebeverbinderelements 510 her. Auf der Grundlage der Steifigkeit der Federarme 528, der Steifigkeit und/oder Elastizität der Leiter 302, der Steifigkeit des sekundären Federmechanismus (falls vorhanden) und der vor Einbau vorliegenden Maße/Lagen der Federarme 528 und der Endplatten 536 verschieben sich die Endplatten 536 (bewegen sich nach außen) in einem gewissen Grad aufgrund der vorhandenen Federarme 528. Natürlich können die Federarme 528 während dieses Prozesses auch eine gewisse Ablenkung erfahren. Diese Auswärtsverschiebung der schwingenden Endplatten 536 kann bewirken, daß eine Spannung T in den Lastfasern 304 erzeugt wird. In einer exemplarischen Ausführungsform weisen die Lastfasern 304 ein elastisches Material auf. In solchen exemplarischen Ausführungsformen kann die Re latiwerschiebung der beiden Endplatten 536 zu einem im wesentlichen gleichen Dehnungsbetrag in den Lastfasern 304 führen. In anderen exemplarischen Ausführungsformen können die Federarme 528 direkt an den schwingenden Endplatten 536 des Gewebeverbinderelements 510 statt am gepaarten Verbinderelement 520 gemäß 30 angeordnet sein.
32a–c zeigen einige exemplarische Ausführungsformen von Federarmen 528, die gemäß den Lehren der Offenbarung aufgebaut sind. Die effektive Federhöhe 529 der Federarme 528 läßt sich erhöhen, indem ein Abschnitt des Federarms 528 in das Isoliergehäuse 526 des gepaarten Verbinderelements 520 eingebettet ist. Erwünscht ist, daß die Federarme 528 eine große relative Ablenkbewegung (z. B. etwa 0,020 Inch) für eine bestimmte Last erzeugen, wenn das gepaarte Verbinderelement 520 in das Gewebeverbinderelement 510 eingesteckt wird. Durch Erzeugen einer großen Relativbewegung können die Herstellungs- und Ausrichtungstoleranzen der Anordnung gelockert sein (z. B. könnte die Längentoleranz der Lastfaser 304 von ± 0,005 Inch auf ± 0,015 Inch abgewandelt sein), während die fertige zusammengebaute Leitungstoleranz immer noch in einem festgelegten Bereich gehalten wird. 32a zeigt eine exemplarische Ausführungsform von Federarmen 528, wobei der Federarm 528 nur gering oder gar nicht in das Isoliergehäuse 526 des gepaarten Verbinderelements 520 eingebettet ist. 32b–c zeigen zwei bevorzugte Ausführungsformen von Federarmen 528, bei denen ein erheblicher Abschnitt der Federarme 528 in das Isoliergehäuse 526 des gepaarten Verbinderelements 520 eingebettet ist. Die Abschnitte der Federarme 528, die in das Isoliergehäuse 526 eingebettet sind, sollten (im Isoliergehäuse 526) frei beweglich sein, außer an den Verankerungen 525, wo sie ortsfest sind. Die Federarme 528 von 32b erstrecken sich im wesentlichen in einem Halbkreis und enden an Verankerungen 525, die im wesentlichen parallel zur wirksamen Spitzenablenkungsrichtung 527 sind. Die Federarme 528 von 32c erstrecken sich im wesentlichen in einem Dreiviertelkreis und enden an Verankerungen 525, die im wesentlichen senkrecht zur wirksamen Spitzenablenkungsrichtung 527 sind. Die Ausführungsformen der Federarme 528 von 32b–c haben längere effektive Federhöhen 529, die entsprechend größere Spitzenablenkungsbewegungen 527 bei gleicher Kraft erzeugen, vergleicht man sie mit der "kurzen" Ausführungsform der Federarme 528 von 32a.
In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen kann der Federarm 528 ein Metall oder eine Metallegierung, z. B. Nitinol, aufweisen und kann u. a. eine Drahtfeder oder eine Bandfeder sein. In Abhängigkeit vom Durchmesser des Federarms 528 und von den Maßen des Verbinders 500 können auch mehrere Drehungen des Federarms 528 möglich sein.
33 ist eine Vorderansicht des Kraftstromverbinders 500, nachdem das gepaarte Verbinderelement 520 mit dem Gewebeverbinderelement 510 in Eingriff gebracht wurde. Das Außengehäuse und die Federarme 528 des gepaarten Verbinderelements 520 und das Gehäuse 530 des Gewebeverbinderelements 510 sind neben anderen Merkmalen der Deutlichkeit halber entfernt. Gemäß 33 stehen nach dem Eingriff des gepaarten Verbinderelements 520 die Kontaktpunkte der Leiter 302 der Leitungen 512, 514 in elektrischem Kontakt mit der gepaarten Kontaktfläche 524 des gepaarten Verbinders 522. Während gemäß der vorstehenden Diskussion die gepaarte Kontaktfläche 524 im wesentlichen eben sein kann, ist in einer bevorzugten Ausführungsform die gepaarte Kontaktfläche 524 durch einen gewissen Krümmungsradius R (nicht gezeigt) festgelegt, z. B. R 336. In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist dieser Krümmungsradius R 336 größer als die Breite W (nicht gezeigt), z. B. W 309, des gepaarten Leiters 522.
34 veranschaulicht eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebekraftstrom- bzw. Stromverbinders 600, der stark ausgeglichen ist. Der Kraftstromverbinder 600 besteht aus zwei erweiterten Anordnungen, einer Kraftstromanordnung 612 und einer Rücklaufanordnung 614. Diese Anordnungen stellen mehrere Kontaktpunkte über eine breite Fläche bereit, was zu hoher Redundanz, geringerem trennbarem elektrischem Kontaktwiderstand und besserer Wärmeableitung elektrischer Nebenverluste führen kann. Der Kraftstromverbinder 600 könnte ein 30-Ampere-Gleichstromverbinder sein. Der Kraftstromverbinder 600 weist ein Gewebeverbinderelement 610 und ein gepaartes Verbinderelement 620 auf. Das Gewebeverbinderelement 610 verfügt über ein Gehäuse 630, eine Kraftleitung 612, eine Rückleitung 614, zwei Federhalterungen 634, ein Führungsteil 636 und mehrere Lastfasern 304. Das Gehäuse 630 hat mehrere Löcher 632, in denen die Paßstifte 642 des gepaarten Verbinderelements 620 untergebracht sein können. Die Kraftleitung 612 weist mehrere Leiter 302 auf, die um mehrere Lastfasern 304 gemäß den Lehren der Offenbarung gewoben sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Leiter 302 so angeordnet, daß sie selbstabschließend sind. Die Leiter 302 der Kraftleitung 612 treten aus einem Rückabschnitt des Gehäuses 630 aus und können einen Anschlußpunkt bilden, an dem Strom zum Kraftstromverbinder 600 geführt werden kann. Wie später näher diskutiert wird, können die Lastfasern 304 der Kraftleitung 612 (und Rückleitung 614) eine Spannung T haben, die letztlich zu einer Normalkontaktkraft führt, die an den Kontaktpunkten der Leiter 302 ausgeübt wird. Die Rückleitung 614 ist auf die gleiche Weise wie die Kraftleitung 612 angeordnet. Die Lastfasern 304 des Kraftstromverbinders 600 weisen ein nichtleitendes Material auf, das elastisch oder unelastisch sein kann. Das Führungsteil 636 ist an einer Innenwand des Gehäuses 630 angeordnet und so positioniert, daß es für strukturelle Abstützung der Lastfasern 304 und indirekt der Kraftleitung 612 und Rückleitung 614 sorgt. Die Enden der Lastfasern 304 sind an den Federhalterungen 634 befestigt. Wie später näher beschrieben wird, können die Federhalterungen 634 eine Zuglast T in den befestigten Lastfasern 304 des Gewebeverbinderelements 610 erzeugen.
Das gepaarte Verbinderelement 620 des Kraftstromverbinders 600 besteht aus einem Gehäuse 640, zwei gepaarten Leitern 622 und Paßstiften 642. Die gepaarten Leiter 622 sind an einer Innenwand des Gehäuses 640 so befestigt, daß bei Eingriff des gepaarten Verbinderelements 620 mit dem Gewebeverbinderelement 610 die Kontaktpunkte der Leiter 302 (der Leitungen 612 und 614) in elektrischen Kontakt mit den gepaarten Leitern 622 kommen. Die Paßstifte 642 sind zu den Löchern 632 des Gewebeverbinderelements 610 ausgerichtet und helfen so, das Koppeln des gepaarten Verbinderelements 620 mit dem Gewebeverbinderelement (oder umgekehrt) zu erleichtern.
Der Kraftstromverbinder 600 hat mehrere Merkmale, die mit denen des Kraftstromverbinders 500 identisch sind, verwendet aber einen unterschiedlichen Mechanismus zum Erzeugen der Spannung T (und damit der Normalkontaktkraft) in der Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304. Statt die schwingenden Endplatten 536 des Kraftstromverbinders 500 zu verwenden, gebraucht der Kraftstromverbinder 600 vorgespannte Federhalterungen 634, um die erforderliche Normalkontaktkraft zwischen den Kontaktpunkten der Leiter 302 (der Leitungen 612, 614) und den gepaarten Leitern 622 zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. 35 zeigt den Kraftstromverbinder 600, nachdem das gepaarte Verbinderelement 620 in Eingriff mit dem Gewebeverbinderelement 610 gebracht wurde. Nach Eingriff stehen die Kontaktpunkte der Leiter 302 sowohl der Kraftleitung 612 als auch der Rückleitung 614 in elektrischem Kontakt mit den gepaarten Kontaktflächen 624 der gepaarten Leiter 622.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die gepaarten Kontaktflächen 624 konvexe Oberflächen, die durch einen Krümmungsradius R festgelegt sind. Gemäß 35 liegen die konvexen gepaarten Kontaktflächen 624 auf einer Unterseite der gepaarten Leiter 622, d. h. nach Eingriff liegen die Leiter 302 unter den gepaarten Leitern 622. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das Führungsteil 636 so positioniert, daß der obere Abschnitt des Führungsteils 636 über den gepaarten Kontaktflächen 624 liegt. Nach Eingriff verlaufen die Lastfasern 304 von einem Ende 638 der ersten Federhalterung 634 an der konvexen gepaarten Kontaktfläche 624 entlang, die der Kraftleitung 612 entspricht, über dem oberen Abschnitt des Führungsteils 636, an der konvexen gepaarten Kontaktfläche 624 entlang, die der Rückleitung 612 entspricht, und enden dann an einem Ende 639 der zweiten Federhalterung 634. In anderen exemplarischen Ausführungsformen können die gepaarten Kontaktflächen 624 auf der Oberseite der gepaarten Leiter 622 liegen, und die Lastfasern 304 würden sich daher über diesen obenliegenden konvexen gepaarten Kontaktflächen 624 erstrecken. Die Lagen des Endes 638, des Führungsteils 636, der ge paarten Kontaktflächen 624 und des Endes 639, die in Verbindung mit der in den Lastfasern 304 erzeugten Spannung T wirken, erleichtern die Abgabe der Normalkontaktkräfte an den Kontaktpunkten der Leiter 302.
36a–c zeigen eine exemplarische Ausführungsform eines Paars Federhalterungen 634, das im Kraftstromverbinder 600 verwendet werden könnte. Die Lastfasern 304 wurden der Klarheit halber weggelassen, wobei aber deutlich sein sollte, daß die Enden der Lastfasern 304 an den Enden 638, 639 zu befestigen sind. Vor dem Eingriff sind die Lastfasern 304 durch einen Tragstift (nicht gezeigt) abgestützt, beispielsweise das Führungsteil 636. Während des Eingriffs werden die Lastfasern 304 zu den gepaarten Kontaktflächen 624 ausgerichtet. 36a–c zeigen, wie die Federhalterungen 638 im Kraftstromverbinder 600 funktionieren. 36a zeigt die Federhalterungen 634 in einem unbelasteten Zustand, der vorliegt, bevor die Lastfasern mit den Enden 638, 639 gekoppelt werden. Um gemäß 36b die Lastfasern 304 an den Enden 638, 639 zu befestigen, werden die Enden 638, 639 etwas nach innen bewegt, und die Lastfasern 304 werden dann an den Enden 638, 639 verankert. Dem Fachmann werden vielfältige Möglichkeiten deutlich sein, wie die Lastfasern 304 an den Enden 638, 639 verankert werden können, z. B. mit Hilfe von Schlitzen, Verankerungspunkten, Befestigungselementen, Klammern, Schweißen, Hartlöten, Verkleben usw. Nachdem die Lastfasern 304 an den Enden 638, 639 der Federhalterungen 634 verankert wurden, ist allgemein eine kleine Spannkraft in den Lastfasern 304 vorhanden. Gemäß 36c werden nun beim Einstecken des gepaarten Verbinderelements 620 in das Gewebeverbinderelement 610 die Lastfasern 304 unter die gepaarten Kontaktflächen 624 gedrückt (oder alternativ über die gepaarten Kontaktflächen 624 gezogen, wenn die Oberflächen 624 auf der Oberseite der gepaarten Leiter 622 liegen), wonach das Koppeln des Kraftstromverbinders 600 abgeschlossen ist. Um den Eingriff der Lastfasern 304 mit den gepaarten Kontaktflächen 624 zu erleichtern, erfahren die Enden 638, 639 der Federhalterungen 634 allgemein eine gewisse zusätzliche Ablenkung. Dadurch werden die Lastfasern 304 einer zusätzlichen Zuglast ausge setzt, so daß eine resultierende Spannung T dann in den Lastfasern 304 vorhanden ist (und folglich Normalkontaktkräfte an den Kontaktpunkten der Leiter 302 vorhanden sind).
Die gemäß den Lehren der Offenbarung aufgebauten elektrischen Verbinder sind inhärent redundant. Reißt eine der Lastfasern 304 dieser Ausführungsformen oder verliert Spannung, könnten die übrigen Lastfasern 304 fähig sein, weiterhin ausreichend Spannung T auszuüben, so daß elektrischer Kontakt an den Kontaktpunkten der Leiter 302 gewahrt bleiben könnte und somit die Verbinder weiterhin die Nennstrombelastbarkeit führen könnten. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen müßte ein vollständiger Ausfall aller Lastfasern 304 auftreten, damit der Verbinder elektrischen Kontakt verliert. Im Fall von Schmutz oder einer Verunreinigung im System sind die mehreren Kontaktpunkte viel wirksamer bei der Kontaktbeibehaltung als ein herkömmlicher oder ein Verbinder mit zwei Kontaktpunkten. Kommt es tatsächlich zu Ausfall an einem einzelnen Punkt (infolge von Schmutz oder mechanischem Ausfall), so gibt es mindestens drei lokale Kontaktpunkte in der Umgebung, die den umgeleiteten Strom handhaben könnten: der nächste Kontaktpunkt in Folge (oder der vorherige in Folge) auf demselben Leiter 302, und da jeder Leiter 302 vorzugsweise mit den Leitern 302 in elektrischem Kontakt steht, die zu ihm benachbart sind, kann der Strom auch in diese benachbarten Leiter 302 und dann durch die Kontaktpunkte dieser Leiter 302 fließen. Ferner lassen sich die Lehren der Offenbarung in zahlreichen Ausführungsformen von Mehrkontakt-Gewebedatenverbindern nutzen. Bei der Gestaltung solcher Ausführungsformen von Mehrkontakt-Gewebedatenverbindern müssen Aspekte berücksichtigt werden, die gewöhnlich vom Fachmann bei der Gestaltung von Datenverbindern beachtet werden, u. a. beispielsweise Probleme von Impedanzanpassung, HF-Abschirmung und Nebensprechen. In Ausführungsformen von Datenverbindern kann ein Datensignalweg durch einen (mehrere) Leiter eines Gewebeverbinderelements und eines gepaarten Leiters eines gepaarten Verbinderelements hergestellt sein. Der Hauptunterschied zwischen den Ausführungsformen von Gewebedaten- und Gewebekraftstrom- bzw. Stromverbindern ist die Größe der in dividuellen Leitung. In Ausführungsformen von Gewebekraftstrom- bzw. Stromverbindern tendieren die Kontaktflächen (d. h. die Kontaktpunkte der Leiter und entsprechenden gepaarten Kontaktflächen) viel größer als die in Ausführungsformen von Gewebedatenverbindern zu sein, was Folge der höheren Stromanforderungen ist. Außerdem enthalten die Ausführungsformen von Gewebedatenverbindern mit größerer Wahrscheinlichkeit mehrere isolierte Leitungs- (Signal-) Wege, die auf einer einzelnen Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 angeordnet sind. Dies ermöglicht eine hohe Dichte von Signalwegen in den Ausführungsformen von Gewebedatenverbindern. Zusätzlich ist viel größere Flexibilität bei der Realisierung der Ausführungsformen von Gewebedatenverbindern gegeben, was Folge der unterschiedlichen Stift-/Masse-/Signal-/Stromkombinationen ist, die möglich sind, um die erforderlichen Kennwerte für Impedanz, Nebensprechen und Signalverzögerung zu erzeugen.
Die Datenverbinderausführungsformen der Offenbarung bieten auch Vorteile gegenüber herkömmlichen Datenverbindern, die gestanzte Federarmkontakte verwenden. Erstens ist es leichter, sehr enge Toleranzen an sehr kleinen Größen mit den Gewebedatenverbindern als bei den herkömmlichen Verfahren für gestanzte Federarmkontakte einzuhalten. Zweitens ist gezogener Draht (z. B. für Leiter 302) zu niedrigen Kosten auch in sehr kleinen Größen verfügbar, wogegen vergleichbar bemessene herkömmliche Stanzteile mit ähnlichen Toleranzen recht teuer werden können. Drittens können Signalwegstümpfe (Blindleitungen) an den Verbindergrenzflächen in den Gewebedatenverbindern der Offenbarung reduziert oder beseitigt sein. Stümpfe sind in einer Leitung vorhanden, wenn sich durch einen Teil der Leitung ausbreitende Energie keinen Zielort hat und dazu neigt, in der Leitung zurückreflektiert zu werden. Bei hohen Frequenzen können diese Grenzflächenstümpfe Schwankungen, Signalverzerrung und Dämpfung erzeugen, und die Wechselwirkung dieser Stümpfe mit anderen Signalunstetigkeiten in der Leitung kann Datenverlust, Geschwindigkeitsbeeinträchtigung und andere Probleme hervorrufen. Schon die Beschaffenheit eines herkömmlichen Messersteckverbinders erzeugt einen Stumpf. Allgemein hängt die Länge dieses Stumpfs von der Toleranzsum mierung des Systems ab (z. B. Verbindertoleranz, Grundplatinen/Tochterplatinen-Ebenheit, Stanztoleranz, Toleranz der Platinenausrichtung usw.), und die Länge des Stumpfs kann über einen einzelnen Verbinder um eine Größenordnung variieren. Bei den Ausführungsformen von Gewebedatenverbindern der Offenbarung gibt vom vollständigen Einstecken bis zum teilweisen Einstecken jeweils fast keine Stümpfe in den Leitungen, was auf die vorhandenen mehreren Kontaktpunkte entlang einem Leiter 302 zurückzuführen ist. Schließlich können die Ausführungsformen von Gewebedatenverbindern flexibler zum Abstimmen von Leiterbahnimpedanzen sein, da zusätzlich zur Masseplazierung die Materialien für die Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 (sowie Isolierfasern 104, falls vorhanden) geändert werden können, um flexiblere Impedanzkennwerte ohne große Umrüstung der Verfahrenslinie zu erhalten.
37a–b zeigen eine exemplarische Ausführungsform eines Mehrkontakt-Gewebedatenverbinders 700. Der Datenverbinder 700 weist ein Gewebeverbinderelement 710 und ein gepaartes Verbinderelement 720 auf. Das Gewebeverbinderelement 710 gemäß 37a verfügt über ein Gehäuse 714, drei Sätze von Lastfasern 304 (wobei jeder Satz sechs Lastfasern 304 hat) und Leiter 302, die auf jeden Satz von Lastfasern 304 gewoben sind. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen kann das Gewebeverbinderelement 710 ferner Masseschirme 712 und Paßstifte und/oder Löcher. zum Aufnehmen von Paßstiften aufweisen. In Datenverbinderausführungsformen kann jeder Signalweg einen einzelnen Leiter 302 oder alternativ viele Leiter 302 aufweisen. Um aber bestimmte erwünschte elektrische Signalwegeigenschaften zu erreichen, z. B. Kapazitäts-, Induktivitäts- und Impedanzkennwerte, besteht in den meisten bevorzugten Ausführungsformen jeder Signalweg aus einem bis vier Leitern 302. Die Leiter 302 können selbstabschließend sein. In bestimmten weiteren bevorzugten Ausführungsformen besteht ein Signalweg aus zwei selbstabschließenden Leitern 302. Kommt mehr als ein (selbstabschließender oder nicht selbstabschließender) Leiter 302 zur Bildung eines Signalwegs zum Einsatz, sollten die den Signalweg bildenden Leiter 302 vorzugsweise in elektrischem Kontakt miteinander stehen. Die einen einzel nen Signalweg aufweisenden Leiter 302 bilden allgemein einen Anschluß, der auf der Rückseite des Gehäuses 714 liegen kann. Das Gewebeverbinderelement 710 hat zwölf getrennte Signalwege, wobei vier Signalwege auf jedem der drei Sätze von Lastfasern 304 liegen.
Ferner weist das Gewebeverbinderelement 710 Isolierfasern 104 auf, die auf die Lastfasern 304 zwischen den elektrischen Signalwegen (d. h. den Leitern 302) gewoben sind. Die Isolierfasern 104 dienen zum elektrischen Isolieren der Signalwege voneinander in einer Richtung entlang den Lastfasern 304. Das Gewebeverbinderelement 710 von 37a zeigt nur drei Sätze von Isolierfasern 104, wobei ein einzelner Satz von Isolierfasern 104 auf jedem Satz von Lastfasern 304 liegt. Der Deutlichkeit halber wurden die Sätze von Isolierfasern 104 entfernt. In einigen exemplarischen Ausführungsformen wären auch zusätzliche Sätze von Isolierfasern 104 zwischen den anderen Signalwegen vorhanden (d. h. verwoben), die auf jedem Satz von Lastfasern 304 liegen. In einigen exemplarischen Ausführungsformen können die Isolierfasern 104 selbstabschließend sein. Weiterhin kann in bestimmten exemplarischen Ausführungsformen das Gewebeverbinderelement 710 ferner Spannmechanismen (nicht gezeigt) aufweisen, z. B. Federarme, schwingende Platten, Federhalterungen usw., die an oder nahe den Enden der Lastfasern 304 liegen. Diese Spannmechanismen können fähig sein, erwünschte Zuglasten in den Lastfasern 304 wie zuvor diskutiert zu erzeugen.
Das gepaarte Verbinderelement 720 des Datenverbinders 700 gemäß 37b weist ein Gehäuse 730, Masseschirme 732 und drei Isoliergehäuse 728 auf. Die Masseschirme 732 können auf der Rückseite der Isoliergehäuse 728 angeordnet sein, d. h. auf einer Seite entgegengesetzt zu einer Fläche 726. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen kann das gepaarte Verbinderelement 720 ferner Paßstifte und/oder Löcher zum Aufnehmen von Paßstiften aufweisen. Jedes Isoliergehäuse 728 hat vier gepaarte Leiter 722, die auf einer Fläche 726 liegen. Die gepaarten Leiter 722 sind auf den Flächen 726 so angeordnet, daß bei Eingriff des Gewebeverbinderelements 710 mit dem gepaarten Verbinderelement 720 (oder umgekehrt) elek trische Verbindungen zwischen den Kontaktpunkten der Leiter 302 und der gepaarten Leiter 722 hergestellt sein können. Dadurch sind die Signalwege des Datenverbinders 700 über die Leiter 302 des Gewebeverbinderelements 710 und ihre entsprechenden gepaarten Leiter 722 des gepaarten Verbinderelements 720 hergestellt. Allgemein bildet der gepaarte Leiter 722 einen Anschlußpunkt, z. B. einen Platinenanschlußstift, der auf der Rückseite des Gehäuses 730 liegen kann. In exemplarischen Ausführungsformen entsprechen die Form und Orientierung der gepaarten Leiter 722 in der Lage auf der Fläche 726 eng der Form und Orientierung des (der) Leiter(s) 302, durch die eine elektrische Verbindung herzustellen ist. Während des Eingriffs stellen die Flächen 726 der Isoliergehäuse 728 einen Eingriff mit der Bindung aus Leitern 302 und Lastfasern 304 des Gewebeverbinderelements 710 her. In einer exemplarischen Ausführungsform bilden die Flächen 726 und/oder die gepaarten Kontaktflächen der gepaarten Leiter 722 eine kontinuierliche konvexe Oberfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform kann diese konvexe Oberfläche durch einen konstanten Krümmungsradius festgelegt sein.
In der dargestellten exemplarischen Ausführungsform bildet das Gehäuse 730 Schlitze 734, in denen die Sätze von Lastfasern 304 untergebracht sein können, wenn das Gewebeverbinderelement 710 im Eingriff mit dem gepaarten Verbinderelement 720 steht. Nach dem Eingriff können die Masseschirme 712 des Gewebeverbinderelements 710 dazu beitragen, die gepaarten Leiter 722 des gepaarten Verbinderelements 720 abzuschirmen, während die Masseschirme 732 des gepaarten Verbinderelements 720 ähnlich helfen können, die Leiter 302 des Gewebeverbinderelements 710 elektrisch abzuschirmen. Die Plazierung und Gestaltung von Masseschirmen 712, 732 kann die elektrischen Eigenschaften (z. B. Kapazität und Induktivität) der Signalbahnen ändern und für eine Einrichtung zum Abschirmen benachbarter Signalleitungen (oder benachbarter Differenzpaare) vor Nebensprechen und elektromagnetischer Interferenz (EMI) bereitstellen. Durch Ändern der Kapazität und Induktivität der Signalbahnen an bestimmten Punkten oder Gebieten läßt sich die Impedanz des Signalwegs steuern. Je höher die Geschwindigkeit des Signals, um so besser die Steuerung, die für Impedanzanpassung und EMI-Abschirmung erforderlich ist. Die Masseebenen des Datenverbinders 700 können auf der Rückfläche des Isoliergehäuses 728 des gepaarten Verbinderelements 720 und in unabhängigen Metallschirmen 712 des Gewebeverbinderelements 710 liegen. Massestifte/-ebenen müssen aus einem leitenden Material bestehen und sind vorzugsweise, aber nicht unbedingt, massiv. In bevorzugten Ausführungsformen ist jeder Signalweg in einer leitenden Masseschirm- (Koaxial- oder Twinaxial-) Struktur enthalten. Dies kann für die optimale Signalisolierung mit Möglichkeiten zur Reduzierung von Signaldämpfung und -verzerrung sorgen. Die Masseschirme 712, 732 des Gewebeverbinderelements 710 bzw. gepaarten Verbinderelements 720 können nach dem Eingriff miteinander in Kontakt oder nicht in Kontakt stehen, wobei aber vorzugsweise eine gewisse kontinuierliche Masseverbindung zwischen den beiden Hälften des Verbinders 700 hergestellt sein sollte. Dies kann durch Erzwingen eines gegenseitigen Kontakts der Masseschirme 712 und 732 oder alternativ durch Verwendung eines oder mehrerer Datenstifte als Masseverbindung zwischen den beiden Hälften geschehen.
Zusätzlich zu den o. g. Ausführungsformen kann die Bindungstechnologie, die hierin beschrieben sowie in der US-Patentanmeldung mit dem Titel "Multiple-contact Woven Power Connectors", Nr. TBD (Erfinder: Matthew Sweetland und James Moran), eingereicht am 24. Juni 2003, US-Patentanmeldung Nr. 10/375481, eingereicht am 27. Februar 2003, US-Patentanmeldung Nr. 10/273241, eingereicht am 17. Oktober 2002 und vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/348588, eingereicht am 15. Januar 2002, beschrieben ist, die hierin insgesamt durch Verweis eingefügt sind, auch in neuen Stecksockelarten elektrischer Verbindungen genutzt werden. Gemäß den Lehren der Offenbarung können die hierin beschriebenen neuen Stecksockel zum elektrischen Verbinden einer elektrischen Komponente (oder Vorrichtung) mit einer weiteren elektrischen Komponente (oder Vorrichtung) verwendet werden. Diese neuen Stecksockel lassen sich in vielfältigen Anwendungen verwenden (z. B. PCs, Laptop-Computer, PDAs, Mobiltelefonen, Telekommunikationssy stemen, Transportfahrzeuge, Luftfahrtelektronik usw.) und können zum Einsatz kommen, um z. B. Prozessoreinheiten, Speichereinheiten und kleine Erweiterungskarten (oft Mezzaninkarten genannt) an anderen elektrischen Komponenten oder Vorrichtungen anzuordnen. Die hierin beschriebenen neuen Kontaktschnittstellen können spezielle Vorteile für elektrische Komponenten (oder Vorrichtungen) vorsehen, die entfernbar oder austauschbar sein sollen.
Außerdem können die hierin beschriebenen neuen Kontaktschnittstellen in Vorrichtungen genutzt werden, die die elektrische Integrität oder Funktionalität einer elektrischen Komponente testen. Während der Herstellung einer elektrischen Vorrichtung ist es nicht unüblich, daß die elektrischen Kontakte einer elektrischen Komponente mit den elektrischen Kontakten einer weiteren Komponente der Vorrichtung verbunden werden müssen. Anders als bei einem Verbinder werden aber in der Endmontage einer Vorrichtung diese elektrischen Kontakte möglicherweise dauerhaft miteinander verbunden, d. h. die Kontakte können durch Löten, Schweißen, Kleben, Crimpen usw. miteinander verbunden werden. Entdeckt man elektrische oder Funktionsprobleme mit der zusammengebauten Vorrichtung, nachdem die Kontakte dauerhaft befestigt wurden, müssen die verbundenen elektrischen Kontakte gelöst werden. Das Lösen der zuvor gekoppelten elektrischen Kontakte kann sehr zeitaufwendig und mit erheblichen Herstellungskosten behaftet sein und verursacht eventuell Nebenschäden an den darunterliegenden elektrischen Komponenten. Daher ist erwünscht, die elektrische Integrität und Funktionalität der elektrischen Komponenten einer zusammengebauten Vorrichtung zu testen, bevor sie mit den Kontakten einer weiteren Komponente dauerhaft gekoppelt werden. Vorrichtungen zum Testen der elektrischen Integrität einer elektrischen Komponente, bevor die Kontakte der elektrischen Komponente mit den Kontakten einer weiteren Komponente dauerhaft gekoppelt wurden, sind in der Technik bekannt. Zu verbreiteten Beispielen für solche Testvorrichtungen zählen Burn-In-Stecksockel (Stecksockel für Voralterungstests) und Teststecksockel.
Burn-In-Stecksockel kommen zum erweiterten Testen elektrischer Komponenten oder Vorrichtungen zum Einsatz, um Frühausfälle des elektronischen Schaltungsaufbaus zu detektieren. Die zu testende(n) Vorrichtung(en) (Prüflinge) werden dann in Burn-In-Stecksockel auf einer Testplatine eingesteckt und in eine gesteuerte Umgebung, z. B. einen Ofen, für eine feste Zeitspanne eingebracht, während elektrische Echtzeittests auf unterer Ebene an ihnen durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Burn-In-Test für 2 bis 48 Stunden durchgeführt werden. Normalerweise befinden sich jeweils mehrere Testplatinen in der Testkammer. Nach dem Test werden die elektrischen Komponenten von der Testvorrichtung entfernt, wonach neue elektrische Komponenten zum Testen eingesteckt werden. Die Burn-In-Stecksockel, z. B. die Testvorrichtung, müssen für eine zuverlässige Verbindung der Kontakte der zu testenden Vorrichtungen mit hohen (Steck-) Zyklen sorgen. Die zu testenden Vorrichtungen können ein Pin Grid Array ("Stiftgitteranordnung"), ein Ball Grid Array (BGA – "Kugelgitteranordnung") oder Kontaktflächen (Pads) der Oberflächenmontagetechnologie (SMT) (mitunter Land Grid Arrays ("Landgitteranordnungen") – LGAs genannt) gemäß der näheren späteren Erläuterung nutzen, das (die) auf einem Sockel der Prüflinge liegt (liegen). Die Testvorrichtung sollte die Kontakte des Prüflings nicht beschädigen oder anderweitig beeinträchtigen, aber fähig sein, zuverlässige elektrische Kontakte mit den Kontakten des Prüflings aufrecht zu erhalten. Normalerweise verwenden herkömmliche Burn-In-Stecksockel Federstifte, Pogo-Pins, Stiftkontakte usw., um die individuellen Kontakte mit den Kontakten des Prüflings herzustellen. Oft haben Burn-In-Stecksockel eine gewisse Art von Verriegelungsvorrichtung, um den Prüfling im Stecksockel festzuhalten, während der Test durchgeführt wird.
Teststecksockel ähneln Burn-In-Stecksockeln, aber die Anwendung unterscheidet sich etwas; Teststecksockel kommen für Funktionstests an elektrischen Komponenten oder Vorrichtungen zum Einsatz. Die elektrische Komponente kann durch den Funktionstest in wenigen Sekunden bis wenigen Minuten statt mehreren Stunden zyklisch geführt werden. Gewöhnlich wird die zu testende elektrische Komponente durch eine Testhandhabevorrichtung an Ort und Stelle gehalten, und ein Verriegelungsmechanismus wird allgemein nicht verwendet.
Die neuen Kontaktschnittstellen der Offenbarung können verwendet werden, eine elektrische Komponente (oder Vorrichtung) mit einer weiteren elektrischen Komponente (oder Vorrichtung) elektrisch zu verbinden. Die Lastfasern einer exemplarischen Vorrichtung können Normalkontaktkräfte an den Kontaktpunkten der Leiter erzeugen. Die Normalkontaktkräfte halten die Kontakte der Vorrichtung mit den Kontakten einer elektrischen Komponente, z. B. einer zu prüfenden Vorrichtung, aufrecht. In exemplarischen Ausführungsformen hat die Vorrichtung eine Kontaktschnittstelle, die den gleichen Kontaktleitungsabstand (d. h. die gleiche Anordnung und gleiche Entfernung von Leitern) wie die elektrische Komponente hat, mit der die Vorrichtung zu verbinden ist. Lastfasern können quer über die Gitterstruktur verlaufen, und die Leiter können mit der (den) Lastfaser(n) an einer gewünschten Kontaktstelle gekoppelt sein. Die Lastfasern können mit Hilfe eines externen Mechanismus gespannt sein, z. B. Zugfeder, freitragender Arm, Nockenmechanismus, Spannfeder, schwingende Endplatte usw., und können während des Herstellungsverfahrens unter Zugspannung gesetzt oder können gespannt werden, wenn die Vorrichtung mit einer elektrischen Komponente in Eingriff gebracht wird. Vorrichtungen, die die beschriebene Kontaktschnittstelle nutzen, können bestimmte Vorteile gegenüber traditionellen Vorrichtungen und elektrischen Komponenten haben: Die Kontaktschnittstelle bildet eine Kontaktanordnung, die lokal nachgiebig ist, hoch redundant ist und dennoch relativ geringe Normalkontaktkräfte auf die Kontakte der gekoppelten elektrischen Komponente ausübt. Da solche Vorrichtungen eine relativ niedrige Normalkontaktkraft ausüben, neigen die Vorrichtungen der Offenbarung daher weniger dazu, die Kontakte der elektrischen Komponenten zu beschädigen oder anderweitig nachteilig zu beeinflussen. Außerdem sind die Vorrichtungen der Offenbarungen allgemein fähig, einen größeren Grad von Miniaturisierung zu unterstützen, ohne die Probleme von Kontaktknicken oder Toleranzsummierung infolge von Un ebenheit der Kontaktgrenzflächen der elektrischen Komponenten zu haben, z. B. können Herstellungstoleranzprobleme mit den Kontakten der elektrischen Komponenten vorhanden sein.
38 und 39 zeigen elektrische Komponenten, deren elektrische Kontakte als Kugelgitteranordnung (Ball Grid Array) bzw. Oberflächenmontageanordnung (Surface Mount Array) angeordnet sind. Die in 38 und 39 dargestellten elektrischen Komponenten können mit einer Vorrichtung als Teil des Herstellungsverfahrens gekoppelt werden oder können vor der Endmontage mit einer solchen Testvorrichtung wie einem Burn-In-Stecksockel oder einem Teststecksockel getestet werden. Gemäß 38 weist die elektrische Komponente 270 ein Ball Grid Array (BGA) 272 mit elektrischen Kontakten auf, das auf einem Sockel 275 der elektrischen Komponente 270 angeordnet ist. Das BGA 272 besteht aus mehreren Lötkugelkontakten 274. Die elektrische Komponente 276 von 39 weist ein Surface Mount- (SMT) Array 278 mit elektrischen Kontakten auf, das auf einem Sockel 281 der elektrischen Komponente 276 angeordnet ist. Das SMT-Array 278 besteht aus mehreren Kontaktflächen 280.
Zusätzlich zu Ball Grid Arrays und Surface Mount Arrays gibt es auch andere Arten von Verbindungsschnittstellen, z. B. Pin Grid Arrays (Stiftgitteranordnungen) usw., die in der Technik bekannt sind. Pin Grid Arrays ähneln der BGA-Schnittstelle mit der Ausnahme, daß die Lötkugelkontakte 274 durch massive Stifte (Pins) ersetzt sind. Pin-Grid-Array-Schnittstellen werden allgemein zum Anordnen von Komponenten verwendet, die möglicherweise entfernt, z. B. repariert oder aufgerüstet, werden müssen, ohne ein Gesamtsystem zum Auslöten auseinandernehmen oder Stücke durch einen Schmelzofen führen zu müssen. Normalerweise werden Pin Grid Arrays in Verbindung mit Stecksockeln vom Greifertyp verwendet, die individuelle Verbindungen mit jedem Stift herstellen. Die Stecksockel sind gewöhnlich groß und teuer, vergleicht man sie mit der Festanordnung von BGA- oder SMT-Vorrichtungen. Die Testvorrichtungen der Offenbarung können zum Testen elektrischer Komponenten und Vorrichtungen verwendet werden, die vielfältige Mehrkontakt-Verbinderanordnungen nutzen, u. a. elektrische Komponenten, die BGA, SMT und Pin Grid Arrays haben.
Eine exemplarische Vorrichtung 800, die offenbarungsgemäß aufgebaut ist, zeigt 40. Die Vorrichtung 800 weist ein Gehäuse 810, Leiter 302, Lastfasern 304, Spannfedern 812 und eine Frontplatte 814 auf. Ferner kann die Vorrichtung 800 Spannführungen aufweisen, was später näher diskutiert ist, oder alternativ kann die Frontplatte 814 selbst als Spannführung wirken. Die Lastfasern 304 der Vorrichtung 800 sind von einer Seite des Gehäuses 810 zur Gegenseite des Gehäuses 810 angeordnet, an der die Spannfedern 812 liegen. Somit ist in einer exemplarischen Ausführungsform ein Ende einer Lastfaser 304 an einem Abschnitt des Gehäuses 810 befestigt, während das andere Ende der Lastfaser 304 mit einer Spannfeder 812 gekoppelt ist, die selbst am Gehäuse 810 befestigt sein kann. Die Spannfedern 812 erzeugen oder erhalten die Zuglasten in den Lastfasern 304. Während die Vorrichtung 800 von 40 eine Spannfeder 812 für jede Lastfaser 304 nutzt, kann in anderen exemplarischen Ausführungsformen die Testvorrichtung weniger oder mehr (oder keine) Spannfedern 812 nutzen. Beispielsweise kann in einer weiteren exemplarischen Ausführungsform jedes Ende einer Lastfaser 304 mit einer Spannfeder 812 gekoppelt sein. Die Spannfedern 812 können vielfältige Formen und Gestalten annehmen. Weiterhin können in bestimmten exemplarischen Ausführungsformen die Spannfedern 812 an einer (nicht gezeigten) Nockenvorrichtung befestigt sein, die die Lastfasern 304 spannen kann, wenn eine elektrische Komponente, z. B. die elektrische Komponente 270 oder 276, mit der Vorrichtung 800 in Eingriff gebracht, z. B. verriegelt, ist.
Jeder Leiter 302 der exemplarischen Vorrichtung 800 durchdringt die Frontplatte 814, ist um eine Lastfaser 304 gewickelt und schließt dann unterhalb der Frontplatte 814 ab. Jeder Leiter 302, der oberhalb der Frontplatte 814 von 40 gezeigt ist, stellt somit einen einzelnen elektrischen Weg dar, der mit einem elektrischen Kontakt einer elektrischen Komponente in Kontakt gebracht sein kann. Die Vorrichtung 800 ist als quadratische 12 × 12-Kontaktgitteranordnung konfiguriert (für insgesamt 144 getrennte und unabhängige Leiter 302), wobei zwölf Leiter 302 auf jede Lastfaser 304 gewickelt sind. Der Abstand und die Konfiguration der Kontakte, d. h. der Leiter 302, der Vorrichtung 800 sind so hergestellt, daß sie dem Abstand und der Konfiguration der Kontakte der elektrischen Komponente(n) entsprechen. Die Vorrichtung 800 kann mit einer einzelnen elektrischen Komponente oder mehreren elektrischen Komponenten gleichzeitig gekoppelt sein. Nicht alle der Leiter 302 müssen genutzt werden, wenn die Vorrichtung 800 mit einer (mehreren) elektrischen Komponente(n) im Eingriff steht.
In einer exemplarischen Ausführungsform einer Testvorrichtung ist die Vorrichtung 800 ein Burn-In-Stecksockel. In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform ist die Vorrichtung 800 ein Teststecksockel. In anderen exemplarischen Ausführungsformen ist die Vorrichtung 800 eine Vorrichtung, die mit einer (mehreren) elektrischen Komponente(n) während des Herstellungsverfahrens zu verbinden ist.
Wie später näher diskutiert wird, werden beim Eingriff der elektrischen Komponente mit der Vorrichtung 800 die Kontakte der elektrischen Komponente nach unten in die Bindung gedrückt und kommen mit den Kontaktpunkten der Leiter 302 in Kontakt. Die Abwärtsablenkung der Leiter 302 erzeugt in Kombination mit der Zuglast, die in den Lastfasern 304 vorhanden ist, eine Normalkontaktkraft an jedem Kontaktpunkt der Leiter 302. Das Vorhandensein der Normalkontaktkraft an einem (mehreren) Kontaktpunkt(en) eines Leiters 302 hält den Leiter 302 in elektrischem Kontakt mit einem entsprechenden Kontakt der getesteten elektrischen Komponente. Die Normalkontaktkraft, die zwischen jedem Kontaktpunkt eines Leiters 302 und dem zugeordneten Kontakt an einer getesteten Komponente erzeugt wird, kann eine Funktion der Lastfaserspannung T, der Form der Kontakte und der Tiefe sein, mit der die elektrische Komponente in die Bindung der Vorrichtung 800 eingesteckt ist (die durch den Ablenkungswinkel der Lastfaser 104 effektiv angegeben ist). Durch Ändern dieser Parameter lassen sich die an den Kontaktpunkten wirkenden Normalkontaktkräfte steuern, um zuverlässige elektrische Verbindungen zu erzeugen, während das Risiko minimiert ist, daß die Kontaktschnittstelle der Vorrichtung 800 die Kontakte der elektrischen Komponente 270 oder 276 beschädigt (z. B. während eines Testverfahrens).
41 veranschaulicht, wie die Kontaktpunkte eines Leiters 302 an einem Kontakt einer elektrischen Komponente gehalten werden können. 41 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung 800 sowohl vor als auch nach ihrem Eingriff mit einer elektrischen Komponente 270 oder 276. Wie aus 41 hervorgeht, ist ein Leiter 302 um eine Lastfaser 304 gewickelt. Dann sind beide Enden des Leiters 302 nach unten zum Sockel (nicht gezeigt) der Vorrichtung 800 gezogen, wo sie an Preßsitzstiften, Lötstiften oder oberflächenmontierten Anschlüssen (BGA, SMT) usw. angeschlossen sein können. Diese Anschlüsse können mit anderen Komponenten (nicht gezeigt) der Vorrichtung 800 verbunden sein. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen sind die Abschnitte des Leiters 302, die unter der Lastfaser 304 liegen, mit einem Isolator beschichtet. Der Leiter 302 kann Runddraht, Flachdraht, flexible Leitung oder jeden anderen geeigneten Leiter aufweisen, der mit der Lastfaser 304 gekoppelt oder um sie gewickelt werden kann. Zu flexiblen Leitungen kann jeder flexibler Film gehören, der aus einem flexiblen Isoliermaterial (z. B. Kapton oder Mylar) hergestellt ist, wobei eine Leiterbahn auf einer oder beiden Seiten des Films mit Hilfe von Techniken erzeugt ist, die denen ähneln, die zum Gestalten einer Leiterplatte verwendet werden, z. B. Photolithographie, Ätzen usw. Danach werden die Leiterbahnen normalerweise mit einer weiteren Schicht aus Isolierfilm über den Großteil der Leiterbahn abgedeckt. Kleine Teilstücke können zur Verbindung mit anderen Komponenten offen gelassen werden. Die resultierende Leitung ist flexibel, hat aber die Fähigkeit zu sehr komplexen Schaltungsstrukturen infolge der Bearbeitungstechniken. Die Lastfaser 304 wird durch zwei Spannführungen 816 gestützt, die in einigem Abstand vom Leiter 302 plaziert sind. Die Spannführungen 816 können für lokale Abstützung der Lastfasern 304 benachbart zu den Kontaktpunkten der Leiter 302 sorgen.
In dieser Ausführungsform stützen die Spannführungen 816 die Lastfaser 304, bevor die elektrische Komponente 270 mit der 800 in Eingriff gebracht wird. In anderen exemplarischen Ausführungsformen stützen dagegen die Spannführungen 816 die Lastfaser 304 solange nicht, bis die elektrische Komponente 270 mit der Vorrichtung 800 in Eingriff kommt. Die Lastfaser 304 kann elastisch oder unelastisch sein. In der dargestellten Ausführungsform ist wenig oder keine Spannung in der Lastfaser 304 vor dem Eingriff vorhanden. In anderen exemplarischen Ausführungsformen kann aber ein wesentlicher Spannungsbetrag in der (den) Lastfaser(n) 304 vorhanden sein, bevor die Testvorrichtung mit einer elektrischen Komponente in Eingriff gebracht wird.
Wird die elektrische Komponente 270 mit der Vorrichtung 800 gekoppelt, drückt der Lötkugelkontakt 274 der elektrischen Komponente 270 einen Abschnitt der Bindung nach unten in die Vorrichtung 800. Da insbesondere die Lage des Lötkugelkontakts 274 mit der Lage des Leiters 302 abgeglichen ist, bewirkt das Vorhandensein des Lötkugelkontakts 274, daß der Leiter 302 und der Abschnitt der Lastfaser 304, der zwischen den beiden Spannführungen 816 angeordnet ist, nach unten, d. h. weg von der elektrischen Komponente 270, abgelenkt werden. Die Ablenkung dieses Abschnitts der Lastfaser 304 bewirkt, daß die gewünschte Normalkontaktkraft an den Kontaktpunkten des Leiters 302 vorhanden ist.
42 veranschaulicht eine weitere exemplarische Ausführungsform eines Leiters, der mit einer Lastfaser 304 gekoppelt sein kann. Der Leiter von 42 besteht aus einer Zuleitung 822 und einem geformten (Profil-) Kontakt 824. Ein Ende der Zuleitung 822 ist mit dem geformten Kontakt 824 gekoppelt, während das andere Ende der Zuleitung 822 an einem Preßsitzstift, Lötstift oder einem Oberflächenmontageanschluß (z. B. BGA, SMT) usw. angeschlossen sein kann, der am Sockel (nicht gezeigt) der Vorrichtung 800 liegt. Diese Anschlüsse können mit anderen Komponenten (nicht gezeigt) der Vorrichtung 800 verbunden sein. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen ist die Zuleitung 822 mit einem isolierten Material abgedeckt. Der geformte Kontakt 824 ist mit der Lastfaser 304 gekoppelt. Die Kontaktfläche des geformten Kontakts 824 ist so geformt, daß sie sich mit der Kontaktfläche des Kontakts der elektrischen Komponente 270 geeignet koppelt.
Soll also die Vorrichtung 800 eine elektrische Komponente 270 testen, die einen Lötkugelkontakt 274 hat (wie jene, die in BGA-Vorrichtungen verwendet werden), ist die Kontaktfläche des geformten Kontakts 824 vorzugsweise so geformt, daß sie dem Durchmesser des Lötkugelkontakts 274 eng entspricht. Beim Testen elektrischer Komponenten 276, die flache Kontaktflächen 280 haben (z. B. die in SMT-Vorrichtungen verwendeten), ist ähnlich die Kontaktfläche des geformten Kontakts 824 vorzugsweise flach. Wird ein geformter Kontakt 824 verwendet, ist bevorzugt, daß die Kontaktfläche des geformten Kontakts 824 über den Lastfasern 304 und den Spannführungen 816 (falls vorhanden) liegt. Ansonsten erfahren beim Eingriff der elektrischen Komponente mit der Vorrichtung 800 die Lastfasern 304 möglicherweise keine ausreichende Abwärtsablenkung. Mit Hilfe geeigneter geformter Kontakte 824 kann man die Gefahr minimieren, daß die Kontakte der (zu testenden) elektrischen Komponente beschädigt werden, wenn die elektrische Komponente mit der Vorrichtung 800 in Eingriff gebracht und von ihr gelöst wird. Gemäß 42 bewirkt beim Eingriff das Vorhandensein des Lötkugelkontakts 274, daß der geformte Kontakt 824 und der Abschnitt der Lastfaser 304, der zwischen den beiden Spannführungen 816 angeordnet ist, nach unten abgelenkt werden. Durch die Ablenkung der Lastfaser 304 ist die gewünschte Normalkontaktkraft an den Kontaktpunkten des geformten Kontakts 824 vorhanden.
In jenen Ausführungsformen, die einen Leiter 302 nutzen, der einen gewendelten Draht aufweist, z. B. in der Ausführungsform von 41, können gewendelte Drähte mit größerem Durchmesser verwendet werden, um die Gefahr von Beschädigung der Kontakte der zu testenden elektrischen Komponente zu minimieren. Der Gebrauch von Leitern mit größerem Durchmesser kann aber negative Auswirkungen auf die Leistung der Bindung haben. Beispielsweise können Leiter mit größerem Durchmesser steifer sein, weshalb größere Normalkontaktkräfte erforderlich sein können, um eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten beizubehalten.
Im folgenden werden die Verwendungszwecke der Spannführungen 816 näher beschrieben. Gemäß 43 sind die Spann führungen 816 von 43 zwischen jedem Leiter 302 so angeordnet, daß eine Gitterstruktur zum Stützen der Lastfasern 304 gebildet ist, die über den Spannführungen 816 angeordnet sind. In der Ausführungsform gemäß 43 sind die Spannführungen 816 massive Stützsäulen, die die Lastfasern 304 stützen. Dürfen die Lastfasern 304 vollständig parallel zur Orientierung der zu testenden Vorrichtung, z. B. der elektrischen Komponente 270, verlaufen, was der Fall sein kann, wenn keine Spannführungen 816 in der Vorrichtung 800 vorhanden sind, wird möglicherweise eine geringe oder überhaupt keine Normalkontaktkraftkomponente durch die Zuglasten T erzeugt, die in den Lastfasern 304 vorhanden sind. Daher gewährleisten die Spannführungen 816, daß die Lastfasern 304 nicht vollständig parallel zur Orientierung der zu testenden Vorrichtung verlaufen. Dadurch ist gewährleistet, daß die Lastfasern 304 eine Normalkontaktkraft an den Kontaktpunkten der Leiter 302 erzeugen können.
Ein Vergleich der Ausführungsform von 43 mit der Ausführungsform von 44 demonstriert diesen Punkt deutlich. In den beiden Ausführungsformen gemäß 43 und 44 steht ein Abschnitt einer Testvorrichtung mit einer elektrischen Komponente 270 im Eingriff, die drei Lötkugelkontakte 274 hat. In beiden Fällen soll ein Leiter 302 in elektrischem Kontakt mit jedem der Lötkugelkontakte 274 gehalten werden. Die drei Leiter 302 sind um eine einzelne. Lastfaser 304 gewickelt. Allerdings weist die Testvorrichtung von 43 vier Spannführungen 816 auf, während die Testvorrichtung von 44 nur zwei Spannführungen 816 aufweist. In 43 sind Spannführungen 816 sowohl an den Enden der Lastfaser 304 als auch zwischen den Leitern 302 angeordnet. Die Spannführungen 816 von 44 sind nur an den Enden der Lastfaser 304 angeordnet. In 43 ist die effektive Normalkontaktkraft (F_n), die durch die Lastfaser 304 zwischen den Kontaktpunkten jedes Leiters 302 und seinem entsprechenden Lötkugelkontakt 274 ausgeübt wird, identisch (da die Geometrie an jedem Kontaktpunkt identisch ist) und kann wie folgt berechnet werden: F1 = F2 = F3 = Fn = 2·T·sin(α), wobei F₁ die Normalkontaktkraft ist, die an der Grenzfläche des ersten Lötkugelkontakts 274 und seines entsprechenden Leiters 302 vorhanden ist, usw., T die Spannung in der Lastfaser 304 ist und α der Winkel 826 ist, der zwischen der Lastfaser 304 (im Gebiet der Kontaktpunkte) und einer Ebene vorhanden ist, die parallel zur Orientierung der elektrischen Komponente 270 liegt.
Liegen keine Spannführungen 816 zwischen dem ersten und zweiten Leiter 302 und zwischen dem zweiten und dritten Leiter 302, was 44 zeigt, sind die effektiven Normalkontaktkräfte (F_n), die durch die Lastfaser 304 zwischen den Kontaktpunkten jedes Leiters 302 und seinem entsprechenden Lötkugelkontakt 274 ausgeübt werden, nicht mehr identisch. In der Ausführungsform von 44 wird die effektive Normalkontaktkraft an jeder Kontaktgrenzfläche somit: F1 = F3 = T·sin(α) F2 = 0
Mit nur einer Spannführung 816, die benachbart zum ersten und dritten Leiter 302 liegt, werden also Normalkontaktkräfte durch die Lastfaser 304 zwischen dem Kontaktpunkt dieser Leiter 302 und ihren entsprechenden Lötkugelkontakten 274 ausgeübt. Sind z. B. die Zuglast T und der Winkel 826 der Lastfaser 304 sowohl in 43 als auch 44 gleich, wäre die Normalkontaktkraft, die am Kontaktpunkt des ersten Leiters 302 von 43 ausgeübt wird, etwa doppelt so groß wie die Normalkontaktkraft, die am Kontaktpunkt des ersten Leiters 302 von 44 ausgeübt wird. Ohne Spannführungen 816 (oder Wände) benachbart zum zweiten Leiter 302 von 44 wird aber die Normalkontaktkraft, die durch die Lastfaser 304 zwischen dem Kontaktpunkt dieses Leiters 302 und seinem entsprechenden Lötkugelkontakt 274 ausgeübt wird, effektiv null. Ist eine geringe oder überhaupt keine Normalkontaktkraft hier vorhanden, läßt sich eine elektrische Verbindung über diese Kontaktgrenzfläche möglicherweise nicht aufrechterhalten. Folglich weist in bestimmten exemplarischen Ausführungsformen die Vorrichtung 800 Spannfedern 816 auf, die auf mindestens einer Seite jedes Leiters 302 angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung 800 aber Spannführungen 816 auf, die benachbart zu jedem Leiter 302 und zwischen ihnen angeordnet sind, d. h. auf beiden Seiten eines Leiters 302 angeordnet sind.
Neben diesen Vorteilen können die Spannführungen 816 auch beim Ausrichten und Plazieren der Leiter 302 helfen, was gewährleistet, daß die Leiter 302 mit den Lastfasern 304 an den richtigen Stellen gekoppelt werden. In den meisten exemplarischen Ausführungsformen weisen die Spannführungen 816 ein nichtleitendes Material auf. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen kann statt der Verwendung von Stützsäulen die durch die Spannführungen gebildete Gitterstruktur mehrere stark gespannte Fasern aufweisen, die z. B. Lastfasern 304 ähneln. Die stark gespannten Fasern der Gitterstruktur liegen unter den Lastfasern 304 und sind allgemein in einem gewissen Winkel relativ zu der (den) Orientierung(en) der obenliegenden Lastfasern 304 angeordnet. In einer exemplarischen Ausführungsform sind z. B. die stark gespannten Fasern der Gitterstruktur rechtwinklig zur Orientierung der Lastfasern 304 orientiert. In einer alternativen exemplarischen Ausführungsform sind die stark gespannten Fasern der Gitterstruktur 45° gegenüber der (den) Orientierung(en) der Lastfasern 304 orientiert. Da die Gitterstruktur die Lastfasern 304 stützen muß, wenn eine elektrische Komponente mit der Vorrichtung 800 in Eingriff gebracht ist, sollten die stark gespannten Fasern der Gitterstruktur höhere Zuglasten als die haben, die man in den Lastfasern 304 vorfindet, d. h. die stark gespannten Fasern sollten gegen Abwärtsablenkung widerstandsfähiger als die Lastfasern 304 sein.
In einer alternativen exemplarischen Ausführungsform weist die durch die Spannführungen gebildete Gitterstruktur eine Kombination aus Stützsäulen (z. B. Spannführungen 816) und stark gespannten Fasern auf. In einer derartigen Ausführungsform können z. B. massive Stützsäulen in jeder dritten Reihe von Leitern 302 genutzt werden (wobei eine Reihe durch jene Leiter 302 gebildet sein kann, die in der gleichen Richtung wie die Lastfasern 304 angeordnet sind) und benachbart zu jedem zweiten Leiter 302 plaziert sein, der in diesen Reihen liegt. Die stark gespannten Fasern können dann von einer massiven Stützsäule zu einer weiteren verlaufen (z. B. daran befestigt sein oder darauf liegen), so daß die stark gespannten Fasern in einem gewissen Winkel (d. h. nicht parallel) relativ zur Orientierung der Lastfasern 304 orientiert sind.
Die Lastfasern 304 der Vorrichtung 800 von 40 verlaufen nur in einer einzelnen Richtung. In anderen exemplarischen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 800 aber Lastfasern 304 aufweisen, die in mehr als einer Richtung verlaufen. 45 zeigt eine Ausführungsform mit einem ersten Satz von Lastfasern 304, die in einer ersten Richtung verlaufen, und einem zweiten Satz von Lastfasern 304, die in einer zweiten Richtung verlaufen. Dadurch bilden die beiden Sätze von Lastfasern 304 ein Gitter 830, das mehrere Schnittpunkte 832 hat. Andere Ausführungsformen können mehr als zwei Sätze von Lastfasern 304 verwenden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Leiter 302 um die Lastfaser(n) 304 an den Schnittpunkten 832 gewickelt oder damit gekoppelt. An den Schnittpunkten 832 kann gemäß 45 der Leiter 302 um eine einzelne Lastfaser 304 oder um beide Lastfasern 304 gewickelt sein. Alternativ kann ein geformter Kontakt 824 eines Leiters (siehe 42) mit einer Lastfaser 304 (oder Lastfasern 304) an oder nahe dem Schnittpunkt 832 gekoppelt sein. Das Gitter 830 sorgt für eine zusätzliche Ebene von Kontaktredundanz, da beide Lastfasern 304 an einem bestimmten Schnittpunkt 832 ausfallen müßten, bevor der am Schnittpunkt 832 liegende Leiter elektrischen Kontakt mit seinem entsprechenden Kontakt (der getesteten elektrischen Komponente) verlieren würde. Die Schnittpunkte 832 des Gitters 830 können auch als Fixierpunkte zum Fixieren der Leiter der Vorrichtung 800 dienen. In einer Ausführungsform ist der erste Satz von Lastfasern 304 rechtwinklig zum zweiten Satz von Lastfasern 304 angeordnet. In anderen exemplarischen Ausführungsformen braucht dagegen der erste Satz von Lastfasern 304 nicht rechtwinklig zum zweiten Satz von Lastfasern 304 angeordnet zu sein. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen sind die Lastfasern 304 des ersten Satzes mit den Lastfasern 304 des zweiten Satzes verwoben, während in anderen exemplarischen Ausführungsformen die Lastfasern 304 der beiden Sätze nicht miteinander verwo ben sind. Außerdem können die Lastfasern 304 des Gitters 830 mit Spannfedern 812 (siehe 40) gekoppelt sein.
46 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung der Lastfasern 304 und der Leiter 302 in der Vorrichtung 800. Wie 45 weist die Ausführungsform gemäß 46 zwei Sätze von Lastfasern 304 auf. Anders als in 45 sind aber die beiden Sätze von Lastfasern 304 nicht als Gitter angeordnet, sondern sind statt dessen als senkrechte Anordnung 840 gestaltet, die zwei unterschiedliche Schichten von Lastfasern 304 hat. Leiter 302 sind um eine Lastfaser 304 der ersten Schicht und eine Lastfaser 304 der zweiten Schicht gewickelt oder mit ihnen gekoppelt, was aus 46 hervorgeht. Die senkrechte Mehrschichtanordnung 840 vermag, für genaue senkrechte Positionierung der Kontaktgrenzfläche und für Kontaktkraftredundanz bei Lastfaserausfall zu sorgen. Ferner kann diese Mehrschichtanordnung 840 bei der Zwangsausrichtung zu geformten Kontakten 824 (siehe 42) unterstützen, und die Anordnung 840 kann in waagerechter Richtung wie auch in gezeigter senkrechter Richtung mehrschichtig sein. Zum Beispiel könnte eine waagerechte Anordnung 840 größere Redundanz und geringere Spannung in jeder benachbarten Lastfaser 304 (beide mit einem Leiter 302 gekoppelt) für die gleiche effektive Normalkontaktkraft vorsehen.
Eines der Probleme, die Kontaktstecksockeln innewohnen, ist die Tendenz, daß sich Schmutz und Lötverunreinigungen auf der Kontaktschnittstelle aufbauen. Diese Schnittstelle zu säubern kann sehr schwierig und zeitraubend sein. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen sind die Lastfasern 304 der Vorrichtung 800 mit einem Hochfrequenzmodulator gekoppelt, der die Lastfasern 304 (und damit die Leiter 302, die mit den Lastfasern 304 gekoppelt sind) mit einer Grundfrequenz anregen kann. Beispielsweise könnte der Hochfrequenzmodulator einen Frequenzgenerator aufweisen, der mit einem kleinen piezoelektrischen Aktor gekoppelt ist. Die resultierende Schwingung kann aufgebaute Verunreinigungen von den Kontaktpunkten der Vorrichtung 800 entfernen. Das Reinigen kann nach einer festen Anzahl von Zyklen je nach Art der Vorrichtungen und der Schnittstellenqualität erfolgen.
In Übereinstimmung mit Lehren der Offenbarung können Vorrichtungen als Burn-In-Stecksockel, Teststecksockel oder in jeder Anwendung realisiert sein, in der ein häufiger Austausch der elektrischen Komponente erforderlich sein kann. Ferner können die Vorrichtungen der Offenbarung genutzt werden, u. a. integrierte Schaltungen sowie Kabel-Platinen- und Platinen-Platinen-Verbindungssysteme zu testen und/oder anzuordnen.
Nachdem verschiedene veranschaulichende Ausführungsformen und Aspekte beschrieben wurden, werden dem Fachmann Abwandlungen und Änderungen deutlich sein. Solche Abwandlungen und Änderungen sollen zur Offenbarung gehören, die nur zur Veranschaulichung dient und keine Einschränkung darstellen soll. Der Schutzumfang der Erfindung richtet sich nach dem ordnungsgemäßen Aufbau der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
Zusammenfassung
Die Offenbarung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, die eine Kontaktschnittstelle zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Komponente verwenden. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen verfügt die Kontaktschnittstelle einer Vorrichtung über mindestens eine Lastfaser und mindestens einen Leiter mit mindestens einem Kontaktpunkt. Der oder die Leiter sind mit einer Lastfaser so gekoppelt, daß eine elektrische Verbindung zwischen dem oder den Kontaktpunkten des oder der Leiter und der elektrischen Komponente hergestellt sein kann, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen ist ein Leiter mit einer Lastfaser verwoben oder um sie gewickelt. In einigen exemplarischen Ausführungsformen weist der Leiter einen geformten Kontakt und eine Zuleitung auf. Weiterhin betrifft die Offenbarung Verfahren und Vorrichtungen zum Testen der elektrischen Integrität oder Funktionalität einer elektrischen Komponente. In bestimmten exemplarischen Ausführungsformen weist die Vorrichtung mehrere Lastfasern, mehrere Leiter und mehrere Spannführungen auf. Jeder Leiter kann mit mindestens einer Lastfaser gekoppelt sein. Die Spannführungen können auf mindestens einer Seite jedes Leiters angeordnet sein. In solchen Ausführungsformen können die elektrischen Verbindungen zwischen mindestens einem Abschnitt der mehreren Leiter und der elektrischen Komponente hergestellt sein, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht. Mindestens ein Abschnitt der mehreren Lastfasern kann mit den mehreren Spannführungen in Kontakt kommen, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff gebracht ist. In einer exemplarischen Ausführungsform weist die Vor richtung eine Burn-In-Stecksockelvorrichtung (Stecksockelvorrichtung für Voralterungstests) auf. In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Teststecksockelvorrichtung auf.

Claims

Vorrichtung mit einer Kontaktschnittstelle zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Komponente, wobei die Kontaktschnittstelle aufweist: mindestens eine Lastfaser; mindestens einen Leiter mit mindestens einem Kontaktpunkt, wobei der mindestens eine Leiter mit einer Lastfaser gekoppelt ist; und wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen Kontaktpunkt des mindestens einen Leiters und der elektrischen Komponente hergestellt sein kann, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Burn-In-Stecksockelvorrichtung (Stecksockelvorrichtung für Voralterungstests) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Teststecksockelvorrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Schaltungsplatine aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit, eine Speichereinheit und/oder eine Erweiterungskarte aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei elektrische Verbindungen zwischen der Vorrichtung und mehreren elektrischen Komponenten hergestellt sein können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kontaktschnittstelle der Vorrichtung ferner aufweist: einen ersten Leiter und einen zweiten Leiter; eine erste Lastfaser, wobei der erste und zweite Leiter mit der ersten Lastfaser gekoppelt sind; und eine Spannführung, die zwischen dem ersten und zweiten Leiter angeordnet ist, wobei die Lastfaser mit der Spannführung in Kontakt kommt, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Spannführung eine Stützsäule aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Spannführung eine Frontplatte aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Leiter mit der Lastfaser verwoben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Leiter einen geformten Kontakt und eine Zuleitung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere Lastfasern ein Gitter mit mehreren Schnittpunkten bilden und wobei der mindestens eine Leiter mit der mindestens einen Lastfaser an oder nahe einem Schnittpunkt des Gitters gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere Lastfasern eine Anordnung mit mindestens zwei Schichten von Lastfasern bilden und wobei der mindestens eine Leiter mit einer Lastfaser einer ersten Schicht der Anordnung und mit einer Lastfaser einer zweiten Schicht der Anordnung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Lastfaser ein nichtleitendes Material aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Lastfaser ein elastisches Material aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Lastfaser Nylon, Fluorkohlenwasserstoff, Polyaramide, Polyamide, leitendes Metall und/oder Naturfaser aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Leiter einen Durchmesser von etwa 0,0002 bis etwa 0,0100 Inch hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kontaktschnittstelle der Vorrichtung ferner aufweist: einen Isolator, der zwischen einem ersten Leiter und einem zweiten Leiter angeordnet ist, um den ersten Leiter vom zweiten Leiter elektrisch zu isolieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kontaktschnittstelle der Vorrichtung ferner aufweist: mindestens eine Spannfeder; und wobei ein Ende der mindestens einen Lastfaser mit der mindestens einen Spannfeder gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kontaktschnittstelle der Vorrichtung ferner aufweist: mindestens eine schwingende Endplatte; und wobei ein Ende der mindestens einen Lastfaser mit der mindestens einen schwingenden Endplatte gekoppelt ist und wobei ein Abschnitt der elektrischen Komponente einen Eingriff mit der mindestens einen schwingenden Endplatte herstellt, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Hochfrequenzmodulator, der mit der mindestens einen Lastfaser gekoppelt ist, wobei der Hochfrequenzmo dulator die mindestens eine Lastfaser mit einer Grundfrequenz anregen kann.
Vorrichtung mit einer Kontaktschnittstelle zum Herstellen elektrischer Verbindungen mit einer elektrischen Komponente, wobei die Kontaktschnittstelle aufweist: mehrere Lastfasern; mehrere Leiter, wobei jeder Leiter mit mindestens einer Lastfaser gekoppelt ist; und wobei elektrische Verbindungen zwischen mindestens einem Abschnitt der mehreren Leiter und der elektrischen Komponente hergestellt sein können, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Vorrichtung eine Burn-In-Stecksockelvorrichtung (Stecksockelvorrichtung für Voralterungstests) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Vorrichtung eine Teststecksockelvorrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Vorrichtung eine Schaltungsplatine aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit, eine Speichereinheit und/oder eine Erweiterungskarte aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die elektrische Komponente mehrere Kontakte aufweist und wobei elektrische Verbindungen zwischen mindestens einem Abschnitt der mehreren Leiter und den mehreren Kontakten der elektrischen Komponente hergestellt sein können, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die mehreren Kontakte der elektrischen Komponente ein Ball Grid Array ("Kugelgitteranordnung") aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die mehreren Kontakte der elektrischen Komponente ein Surface Mount Array ("Oberflächenmontageanordnung") aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die mehreren Kontakte der elektrischen Komponente ein Pin Grid Array ("Stiftgitteranordnung") aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Kontaktschnittstelle der Vorrichtung ferner aufweist: mehrere Spannführungen, wobei eine Spannführung auf mindestens einer Seite jedes Leiters angeordnet ist und wobei mindestens ein Abschnitt der mehreren Lastfasern die mehreren Spannführungen kontaktiert, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei Spannführungen auf zwei Seiten jedes Leiters angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die mehreren Spannführungen mehrere Stützsäulen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die mehreren Spannführungen eine Gitterstruktur bilden, die mehrere stark gespannte Fasern aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Kontaktschnittstelle der Vorrichtung ferner aufweist: mehrere Spannfedern; und wobei jede Lastfaser mit einer Spannfeder gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Kontaktschnittstelle der Vorrichtung ferner aufweist: mindestens eine schwingende Endplatte; und wobei ein Ende jeder Lastfaser mit der schwingenden Endplatte gekoppelt ist.
Vorrichtung zum Testen der elektrischen Integrität oder Funktionalität einer elektrischen Komponente, wobei die Vorrichtung aufweist: mindestens eine Lastfaser; mehrere Leiter, wobei jeder Leiter mit mindestens einer Lastfaser gekoppelt ist; mehrere Spannführungen, wobei die mehreren Spannführungen auf mindestens einer Seite jedes Leiters angeordnet sind; wobei elektrische Verbindungen zwischen mindestens einem Abschnitt der mehreren Leiter und der elektrischen Komponente hergestellt sein können, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht: und wobei mindestens ein Abschnitt der mindestens einen Lastfaser die mehreren Spannführungen kontaktiert, wenn die Vorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff steht.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei die Vorrichtung eine Burn-In-Stecksockelvorrichtung (Stecksockelvorrichtung für Voralterungstests) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei die Vorrichtung eine Teststecksockelvorrichtung aufweist.
Verfahren zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen einer ersten elektrischen Komponente und einer zweiten elektrischen Komponente, wobei die erste elektrische Komponente einen mindestens einen Leiter und mindestens eine Lastfaser aufweist und die zweite elek trische Komponente mindestens einen Kontakt aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Koppeln des mindestens einen Leiters mit der mindestens einen Lastfaser; und Herstellen eines Eingriffs der ersten elektrischen Komponente mit der zweiten elektrischen Komponente, so daß der mindestens eine Kontakt des zweiten elektrischen Verbinders eine Ablenkung mindestens eines Abschnitts der mindestens einen Lastfaser der ersten elektrischen Komponente bewirkt, wobei die Ablenkung bewirkt, daß die mindestens eine Lastfaser eine Kraft ausübt, die den mindestens einen Leiter an dem mindestens einen Kontakt hält.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Koppeln des mindestens einen Leiters mit der mindestens einen Lastfaser den folgenden Schritt aufweist: Wickeln des mindestens einen Leiters um einen Abschnitt der mindestens einen Lastfaser.
Verfahren nach Anspruch 40, ferner mit dem folgenden Schritt: Plazieren einer Spannführung zwischen einem ersten Leiter und einem zweiten Leiter, wobei die mindestens eine Lastfaser mit der Spannführung in Kontakt kommt, wenn die erste elektrische Komponente mit der zweiten elektrischen Komponente in Eingriff gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 40, ferner mit dem folgenden Schritt: Koppeln eines Endes der mindestens einen Lastfaser mit einer Spannfeder.
Verfahren nach Anspruch 40, ferner mit dem folgenden Schritt: Anordnen mehrerer Lastfasern als Gitter mit mehreren Schnittpunkten, wobei der mindestens eine Leiter mit mindestens einer Lastfaser an oder nahe einem Schnittpunkt gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 40, ferner mit dem folgenden Schritt: Anordnen mehrerer Lastfasern als Anordnung mit mindestens zwei Schichten von Lastfasern, wobei der mindestens eine Leiter mit einer Lastfaser einer ersten Schicht und mit einer Lastfaser einer zweiten Schicht gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 40, ferner mit dem folgenden Schritt: Anordnen eines Isolators zwischen einem ersten Leiter und einem zweiten Leiter.
Verfahren zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen einer Testvorrichtung und einer elektrischen Komponente, wobei die Testvorrichtung mehrere Leiter und mindestens eine Lastfaser aufweist und die elektrische Komponente mehrere Kontakte aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Koppeln der mehreren Leiter mit der mindestens einen Lastfaser; und Herstellen eines Eingriffs der Testvorrichtung mit der elektrischen Komponente, so daß die mehreren Kontakte des elektrischen Verbinders eine Ablenkung mindestens eines Abschnitts der mindestens einen Lastfaser der Testvorrichtung bewirken, wobei die Ablenkung bewirkt, daß die mindestens eine Lastfaser eine Kraft ausübt, die die mehreren Leiter an den mehreren Kontakten hält.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei die Testvorrichtung die elektrische Integrität oder Funktionalität der elektrischen Komponente testen kann.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei das Koppeln der mehreren Leiter mit der mindestens einen Lastfaser den folgenden Schritt aufweist: Wickeln der mehreren Leiter um einen Abschnitt der mindestens einen Lastfaser.
Verfahren nach Anspruch 47, ferner mit dem folgenden Schritt: Plazieren einer Spannführung zwischen einem ersten Leiter und einem zweiten Leiter, wobei die mindestens eine Lastfaser mit der Spannführung in Kontakt kommt, wenn die Testvorrichtung mit der elektrischen Komponente in Eingriff gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 47, ferner mit dem folgenden Schritt: Koppeln eines Endes der mindestens einen Lastfaser mit einer Spannfeder.
Verfahren nach Anspruch 47, ferner mit dem folgenden Schritt: Anordnen mehrerer Lastfasern als Gitter mit mehreren Schnittpunkten, wobei die mehreren Leiter mit mindestens einer Lastfaser an oder nahe einem Schnittpunkt gekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 47, ferner mit dem folgenden Schritt: Anordnen mehrerer Lastfasern als Anordnung mit mindestens zwei Schichten von Lastfasern, wobei jeder Leiter mit einer Lastfaser einer ersten Schicht und mit einer Lastfaser einer zweiten Schicht gekoppelt wird.